丁二酮分光光度法測(cè)定紅土鎳礦中鎳

丁二酮分光光度法測(cè)定紅土鎳礦中鎳

1紅豆鎳礦中的鎳南宋是一種銀金屬，具有高度的耐磁性性、耐磁性性和強(qiáng)磁性。廣泛應(yīng)用于機(jī)械工程、化工、軍事、船舶和航空航天等領(lǐng)域。鎳的世界儲(chǔ)量約為4.7億t,鎳礦床主要有硫化鎳礦和紅土鎳礦,由于硫化鎳礦資源日愈枯竭,紅土鎳礦是將來(lái)開(kāi)發(fā)的主要鎳資源。紅土鎳礦是由含鐵鎂硅酸鹽礦物的超鎂鐵質(zhì)巖經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化變質(zhì)形成的,大量的鐵、鎂等與其伴生,其鎳的含量一般為1%~4%。對(duì)于低含量的鎳礦中鎳的常見(jiàn)測(cè)定方法有丁二酮肟分光光度法,有關(guān)丁二酮肟分光光度法測(cè)定鎳含量的報(bào)道不少,但各有適用體系,當(dāng)樣品中有大量的鐵、鎂等雜質(zhì)時(shí),還需要萃取,使鎳與干擾離子分離后才能測(cè)定,操作繁瑣、費(fèi)時(shí)。針對(duì)紅土鎳礦中鎳的測(cè)定,在堿性條件下采用酒石酸鈉掩蔽、過(guò)硫酸銨氧化、丁二酮肟顯色,并通過(guò)加標(biāo)回收試驗(yàn)以檢驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性。2實(shí)驗(yàn)部分2.1紅色絡(luò)合物的組成顯色機(jī)理:二價(jià)鎳離子Ni(Ⅱ)在堿性溶液中被過(guò)硫酸銨氧化為四價(jià)Ni(Ⅳ),Ni(Ⅳ)與丁二酮肟(H2DX)形成水溶性酒紅色絡(luò)合物。隨溶液介質(zhì)及堿度的不同,絡(luò)合物分子的組成比Ni:H2DX可能為1∶2、1∶3或1∶4。1∶2絡(luò)合物在波長(zhǎng)440nm處有最大吸收峰,在波長(zhǎng)530nm處有一小吸收峰,1∶4絡(luò)合物最大吸收峰在440~470nm處。溶液中共存的Cu、Fe、Mg等離子因與顯色劑生成有色絡(luò)合物或者在堿性的條件下水解析出沉淀,干擾鎳的測(cè)定,用酒石酸鈉掩蔽可消除干擾。2.2試驗(yàn)溶液和儀器WFJ-2100分光光度計(jì)(尤尼柯上海儀器有限公司)。鎳標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存溶液(1000μg/mL);鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液(50μg/mL);酒石酸鈉溶液(300g/L);丁二酮肟乙醇溶液(10g/L);過(guò)硫酸銨溶液(80g/L);NaOH溶液(100g/L)。2.3實(shí)驗(yàn)方法2.3.1蝦期中亞硝酸鹽溶液稱取1.0000g試樣于聚四氟乙烯燒杯中,加15.0mL鹽酸微熱10min,加5.0mL硝酸、5.0mL氫氟酸繼續(xù)加熱,試樣全溶后,加5.0mL高氯酸,蒸發(fā)至冒高氯酸煙,稍冷,加少量水使鹽類溶解。溶液冷卻至室溫后,移入250mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻。2.3.2鈉、過(guò)硫酸銨溶液移取適量待測(cè)液,置于50mL比色管中,加入10.0mL酒石酸鈉溶液、5.0mLNaOH溶液、5.0mL過(guò)硫酸銨溶液,2.0mL丁二酮肟溶液,用水稀釋至刻度,搖勻,放置5~20min。以空白為參比液,在分光光度計(jì)上于波長(zhǎng)530nm處,測(cè)量其吸光度。3結(jié)果與討論3.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制分別移取0、1.00、2.00、2.50、3.00、3.50、4.00mL鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液(50μg/mL)置于50mL比色管中,以下按測(cè)定步驟,然后以試劑空白為參比液,在分光光度計(jì)波長(zhǎng)為530nm處測(cè)量吸光度,以吸光度為橫坐標(biāo),鎳含量為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,結(jié)果見(jiàn)圖1。3.2鎳與丁二酮絡(luò)合物的吸收特性吸取3.00mL待測(cè)溶液于50mL比色管中,以下按測(cè)定步驟,然后以試劑空白為參比在波長(zhǎng)400~550nm每隔15nm測(cè)其吸光度值,測(cè)得結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知,鎳與丁二酮肟絡(luò)合物在440~470nm之間吸收峰較大。溶液中的鐵、鎂生成的酒石酸鐵、鎂的絡(luò)合物在波長(zhǎng)440~470nm處亦有很強(qiáng)的吸收,但它對(duì)500nm以上的光幾乎不吸收。為了減少鐵、鎂等雜質(zhì)離子的干擾選擇靈敏度稍低的530nm為測(cè)定波長(zhǎng)。3.3naoh加入量的確定吸取3.00mL待測(cè)溶液于50mL比色管中,除NaOH溶液的加入量外其它按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行,依次加入不同體積的NaOH溶液,以試劑空白為參比液在530nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度,結(jié)果見(jiàn)圖3。當(dāng)NaOH的加入量小于5.0mL時(shí),溶液會(huì)產(chǎn)生沉淀或使溶液的吸光度不穩(wěn)定,由圖3可知,當(dāng)NaOH的加入量大于5.0mL溶液的吸光度才趨于穩(wěn)定。綜合考慮選擇NaOH溶液加入量5.0mL。3.4銨吸光度測(cè)定分別吸取3.00mL待測(cè)溶液于50mL比色管中,除過(guò)硫酸銨外其它均按測(cè)定方法,加入不同量的過(guò)硫酸銨,然后以試劑空白為參比液在530nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度值,測(cè)得結(jié)果見(jiàn)圖4。由圖4可知,在測(cè)定的體系中,含158.69μg的鎳,當(dāng)加入1.0mL過(guò)硫酸銨(80g/L)便可完全把二價(jià)的鎳氧化成四價(jià),但是在體系中還有其它大量雜質(zhì)離子,需加大其用量,實(shí)驗(yàn)選擇加入5.0mL過(guò)硫酸銨(80g/L)溶液。3.5丁二酮的用量分別吸取3.00mL待測(cè)溶液于50mL比色管中,除丁二酮肟溶液外其它均按測(cè)定方法操作,加入不同量的丁二酮肟溶液,然后以試劑空白為參比液在530nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度,測(cè)得結(jié)果見(jiàn)圖5。由圖5可知,在測(cè)定條件下,對(duì)于158.69μg鎳,當(dāng)加入1.5mL丁二酮肟(10g/L),溶液顯色即可完全。但有些雜質(zhì)離子亦與丁二酮肟生成絡(luò)合物而消耗試劑,需加大其用量,實(shí)驗(yàn)中顯色劑用量為2.0mL。3.6酒石酸鈉標(biāo)準(zhǔn)紅土鎳礦大量伴生的鐵、鎂等對(duì)鎳的分析有一定的干擾,實(shí)驗(yàn)用的紅土鎳礦中鐵、鎂的含量分別為17.4%、9.8%,通過(guò)加入酒石酸鈉掩蔽,再按上述步驟操作,結(jié)果見(jiàn)圖6。由圖6可知,隨著酒石酸鈉用量增大,溶液的吸光度先減小后趨于不變,當(dāng)加入量為9.0mL時(shí),溶液的吸光度趨于穩(wěn)定,綜合考慮實(shí)驗(yàn)選擇掩蔽劑為10.0mL酒石酸鈉(300g/L)。3.7鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液的加入量為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方法的可行性,在5個(gè)50mL比色管中分別加入1.00mL待測(cè)液,依次在其中加入0、0.50、1.00、1.50和2.00mL鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液,然后按照繪制工作曲線的步驟操作,測(cè)定其吸光度,計(jì)算出鎳含量,結(jié)果見(jiàn)表1。各次實(shí)驗(yàn)的加標(biāo)回收率都接近100%,平均回收率為101.1%,表明方法的準(zhǔn)確性較高。3.8鎳含量測(cè)定結(jié)果吸取3.00mL上述待測(cè)溶液于50mL比色管中,按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行,以試劑空白為參比液在530nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度,按照繪制工作曲線的步