电感耦合等离子体光谱法测定贵金属合金电镀废水中贵金属

王建军,庄宇凯,徐剑瑛,2*,王绍娟,2,曹全苹,2

(1.山东招金金银精炼有限公司; 2.中恒诺贵金属检测有限公司)

引 言

随着电镀工艺的不断发展,其应用领域也愈加广泛,如贵金属首饰电镀、电子通讯器件电镀、饰品电镀、 日用配件电镀等。电镀废水的成分复杂,污染物种类多,如果不加以处理或处理不当,会对环境造成严重的危害[1-3];部分电镀废水如镀金、镀银、镀铱、镀铑等废水,其含有较多的贵金属,随意排放会造成资源浪费,因此对电镀废水有效处理不仅可以保护生态环境,降低工业发展对于环境带来的危害,同时也可以降低排污费用,节约水资源,从而降低企业生产成本,提高效益[4]。

黄金电镀过程中产生的电镀废水,含有大量可回收的贵金属元素,如金、银、铂、钯、铱等,而贵金属回收工艺较为简单,成本也较低[5],因此准确测定贵金属具有重要现实意义。本文通过一系列条件实验,建立了一种测定黄金电镀废水中多种贵金属含量的方法,用于指导电镀废液中金、银、铂、钯、铱等的回收利用,提高资源利用率。本方法对于其他类型电镀废水中多种贵金属含量的测定也具有一定的指导意义。

1 实验部分

1.1 设备与试剂

ICP-6500型电感耦合等离子体光谱仪:美国赛默飞世尔科技有限公司,其工作条件如表1所示。

烘箱:龙口电炉厂,室温～300 ℃。

马弗炉:龙口电炉厂,室温～1 350 ℃。

表1 电感耦合等离子体光谱仪工作条件

可调式移液器:美国赛默飞世尔科技有限公司,量程1～10 mL,已校准。

盐酸、硝酸,均为优级纯。

1.2 电镀废水来源

黄金电镀及首饰加工过程中产生的废水,如镀件漂洗水、废槽液、设备冷却水和冲洗首饰、地面水等混合废水。

1.3 实验步骤

1)烘干脱水。准确移取20 mL试料,置于50 mL瓷坩埚中,在烘箱内于150 ℃脱水烘干。若脱水过程中,样品反应较为剧烈,可逐步升温或降低烘干温度。

2)焙烧。将瓷坩埚移至马弗炉内,于550 ℃下焙烧2 h,取出冷却至室温。

3)试液制备。向瓷坩埚内加入10 mL王水,低温加热至样品完全溶解,冷却后定容至50 mL容量瓶,于电感耦合等离子体光谱仪上进行检测。若待测元素超过标准曲线最高点,根据实际情况稀释后再上机测定。

2 结果与讨论

2.1 焙烧温度

移取自配制的废水20 mL(Au 2.52 mg/L、Ag 6.27 mg/L、Pd 0.73 mg/L、Pt 0.36 mg/L、Ir 1.63 mg/L),经脱水烘干后,分别于400 ℃、450 ℃、500 ℃、550 ℃、600 ℃、650 ℃、700 ℃、800 ℃、900 ℃下进行焙烧,制备的试液于电感耦合等离子体光谱仪上进行检测,取5次测试的平均值,结果如表2所示。

表2 焙烧温度实验结果 mg/L

贵金属合金电镀废水为混合物,其中含有较多的有机物质。由表2可知:焙烧温度较低时,焙烧不完全,在加入王水溶解时,有较多物质无法溶解,测试结果偏低,并且试液中存在较多悬浮物,容易堵塞进液管;随着焙烧温度的升高,贵金属损失逐渐增大,测试结果整体偏低。综合考虑,在550 ℃下的焙烧效果最好。

2.2 焙烧时间

移取自配制的废水20 mL,经脱水烘干后于550 ℃下进行焙烧,焙烧时间分别为1 h、1.5 h、2 h、2.5 h、3 h、3.5 h、4 h,制备的试液于电感耦合等离子体光谱仪上进行检测,取5次测试的平均值,结果如表3所示。

表3 焙烧时间实验结果 mg/L

由表3可知:焙烧时间较短,焙烧不完全,在加入王水溶解时,有较多物质无法溶解,测试结果偏低,且相对标准偏差较大;焙烧时间过长,一是贵金属损失较大,二是增加了检测周期。综合考虑,2 h为最佳焙烧时间。

2.3 酸用量

移取自配制的废水20 mL,经脱水烘干后于550 ℃下焙烧2 h,分别使用5 mL、7.5 mL、10 mL、12.5 mL、15 mL、20 mL王水溶解样品,制备的试液于电感耦合等离子体光谱仪上进行检测,取5次测试的平均值,结果如表4所示。

由表4可知:当王水用量为5 mL、7.5 mL时,测试结果偏低;当王水用量为10～20 mL时,测试结果准确度较高。黄金电镀废水中银离子含量一般较高,在试液制备过程中,较易出现氯化银沉淀,此时需要适当提高试液中盐酸浓度以增大氯化银的溶解,并提高标准系列的酸度[6]。综合考虑样品溶解时间、实际电镀废水中贵金属元素含量及节约试剂用量等因素,选择使用10 mL王水溶解样品。

2.4 加标回收率实验

移取混合废水20 mL,分别向其中加入不同量的金、银、钯、铂、铱元素,在选定的实验条件下进行检测,验证方法的准确度。实验结果如表5所示。

表5 加标回收率实验结果

由表5可知,本方法加标回收率为97.33 %～102.67 %,准确度良好,可以满足检测需求[7]。

2.5 方法的精密度

实验选用3种不同浓度的贵金属合金电镀废水,编号分别为1#、2#、3#,均为自配制样品。按照实验方法对3种废水中金、银、钯、铂、铱元素进行检测,平行测定6次,结果如表6所示。

表6 方法的精密度实验结果

由表6可知:1#样品测试结果的相对标准偏差为1.52 %～2.58 %;2#样品测试结果的相对标准偏差为0.63 %～1.19 %;3#样品测试结果的相对标准偏差为0.58 %～0.88 %,方法的精密度满足检测要求[7]。

3 结 语

实验研究建立了一种贵金属合金电镀废水中贵金属含量的测定方法,且已经申报标准。该方法的最佳条件为:焙烧温度550 ℃,焙烧时间2 h,酸(王水)用量10 mL。在该条件下,方法的加标回收率为97.33 %～102.67 %,测试结果的相对标准偏差为0.58 %～2.58 %,准确度和精密度良好,可用于贵金属合金电镀废水中贵金属含量的测定。