光度滴定法测定锌精矿中锌含量

光度滴定法测定锌精矿中锌含量

李尹

（中国检验认证集团检测公司，538001）

摘要：基于优化实验步骤、实现实验过程仪器化的出发点，在GB/T 8151.1-2012前处理实验步骤的基础上，采用METTLER TOLEDO T50自动电位滴定仪配合光度电极进行络合滴定。由于锌精矿测定锌含量的络合滴定是用Na2EDTA溶液作为滴定液，二甲酚橙作为指示剂，在滴定接近终点时，颜色变化不够明显，会产生人员之间因滴定带来的误差，而利用光度电极进行自动电位滴定，既能消除人为引起的判断滴定终点的颜色误差，又能解放劳动力，在处理大量样品时，能做到较高的准确度和精确度。

关键词：锌精矿 光度滴定 电位滴定 优化

锌精矿一般是由铅锌矿或含锌矿石经破碎、球磨、泡沫浮选等工艺而生产出的达到国家标准的含锌量较高的矿石,是生产金属锌、锌化合物等的主要原料。因此能够准确测定出锌精矿中的锌含量，保证锌的质量，是工业生产以及交易过程中重要的一步。在国家标准GB/T 8151.1-2012[1]的方法1中，锌精矿的锌是用盐酸、硝酸、硫酸溶解，加氨水沉淀，过滤分离铁、锰、铅等杂质，在滤液中加入硫代硫酸钠溶液和氟化钾溶液作为掩蔽剂，掩蔽少量干扰元素，在PH5-6的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中，以二甲酚橙为指示剂，用Na2EDTA溶液滴定，溶液颜色由紫红色变为亮黄色，以最亮的亮黄色为终点滴定颜色。由于滴定过程中的颜色变化是从紫红色变为亮黄色，而接近滴定终点时溶液颜色由黄色变为亮黄色的渐变过程的判断因人而异，由此带来的滴定体积的误差会直接影响锌含量的品质。本文采用METTLER TOLEDO T50自动电位滴定仪配合光度电极取代人工，利用光度滴定法[2]，进行调酸度、加掩蔽剂、滴定整个过程的自动化试验。

1 实验部分

1.1 主要仪器和条件

   METTLER TOLEDO T50自动电位滴定仪、DP5光度电极、复合PH电极、自动进样转盘、加液泵。主要滴定条件：测定波长为590 nm，最大加液速率0.5 mL/V，最小加液速率0.05 mL/V，搅拌速率60 %，阈值3 A/mL2，设置一个最陡突越的等当点为滴定终点。

1.2 主要试剂

金属锌（ WZn≥99.99% ）使用前表面无氧化，锌用盐酸（ 1+9 ）清洗1 min，再用水和丙酮冲洗，并在50 ℃烘箱中烘干，使用时用盐酸（ 1+3 ）溶解；氯化铵；抗坏血酸；盐酸（ ρ1.19 g/mL ）、硝酸( ρ 1.42 g/mL )；硫酸( ρ 1.84 g/mL )；高氯酸( ρ l.67 g/mL )；氨水（ ρ 0.90 g/mL ）；乙酸（ ρ 1.049 g/mL )；洗涤液：2g氯化铵溶于100mL水中，加3滴-4滴氨水，混匀；过硫酸铵；氟化钾溶液（ 200 g/L ）；硫代硫酸钠溶液（ 200 g/L ）；乙酸-乙酸钠缓冲溶液（ pH = 5.5 ）；1000g三水合乙酸钠溶于水中，加入50mL乙酸，用水稀释至5000mL；硫酸铁贮存溶液（ 100 g/L ）：称取100g硫酸铁溶解于1000mL硫酸；乙二胺四乙酸二钠（ Na2EDTA ）标准滴定溶液[ c ( C10H14N2O8Na2·2H2O ) = 0.05 mol/L ]：称取18.6g乙二胺四乙酸二钠（ Na2EDTA ），加水微热溶解，冷至室温，稀释于1L储罐中，使用时标定;二甲酚橙指示剂（ 0.5 g/L ）；氟化铵

Na2EDTA溶液的标定：称取3份0.1000g金属锌（ WZn≥99.99% ）置于400 mL烧杯中，加入10 mL盐酸，盖上表面皿，低温溶解完全，取下冷却，用水稀释至100 mL，连同样品调酸度，滴定。

按下式计算Na2EDTA标准溶液对锌的滴定度：

式中：T--Na2EDTA标准溶液对锌的滴定度，g/mL;

      m1--称取高纯锌的质量，g;

      V1--标定时消耗Na2EDTA标准溶液的体积，mL；

      V01--标定时滴定空白消耗Na2EDTA标准溶液的体积，mL；

取三份标定结果的平均值。三份标定结果的极差应不大于0.000010g/mL。

1.3 实验方法

1.3.1 样品的处理

样品预先在烘箱中105℃ ± 5℃，烘1h，称0.20 g样品，精确到0.0001 g，独立的进行二次测定，取其平均值。加入2mL氟化铵溶液（ 100 g/L ），15 mL盐酸，盖上表面皿置于电热板上低温加热使样品初步溶解，除硫。加入8 mL硝酸，充分溶解样品。半开表面皿，加入硫酸（ 1+1 ），升温使其冒浓烟，后加入2 mL高氯酸除碳。继续加热至蒸干。加入（ 1+9 ）硫酸溶解样品，煮沸至溶液清亮，加入4 g氯化铵，2 g过硫酸铵，用氨水中和至完全沉淀再过量10 mL(如试样铁含量较少适当加硫酸铁溶液（ 100 g/L ）），煮沸，用快速滤纸进行两次过滤。清亮的滤液加热浓缩至100 mL，冷却至室温后加入抗坏血酸，连同标定金属锌溶液放入自动进样转盘中进行调酸度和滴定的后续操作。

1.3.2 样品的测定

打开METTLER TOLEDO T50自动电位滴定仪，预热DP5光度电极，打开已设置好参数的实验方法进行试验[3]。首先以氨水（1+1）作为滴定液，用复合PH电极进行终点滴定，最大加液速率为10 mL/min，最小加液速率为800 μL/min，将溶液PH调至PH = 3.69,然后利用加液泵依次加入乙酸-乙酸钠缓冲溶液（ pH = 5.5 - 5.7 ）、氟化钾溶液（ 200 g/L ）、硫代硫酸钠溶液（ 200 g/L ）、二甲酚橙指示剂（ 0.5 g/L ）,之后仪器自动转入络合滴定程序，进行等当点滴定，得出等当点的体积，以此来计算出锌与镉的合量，扣除镉，即为锌的含量。空白实验同步进行。

按下式计算锌的百分含量：

式中：T--Na2EDTA标准溶液对锌的滴定度，g/mL;

      m--试样量，g;

      V2--滴定试样消耗Na2EDTA标准溶液的体积，mL；

  V0--滴定试样空白消耗Na2EDTA标准溶液的体积，mL；

--由GB/T 8151.8测得的镉的质量分数；

0.5816--镉换算成锌量的系数；

分析结果表示到小数点后2位。

2 结果讨论

2.1 数据曲线

实验数据曲线图如下：

图1 ZBK400样品滴定曲线

图2 GBW(E)070302 375# 样品滴定曲线

图3 3#样品滴定曲线

从图中可看出在E-V曲线图中，滴定曲线的转折点（等当点）为滴定终点，该处电位点所对应的滴定体积为滴定终点的体积。

2.2 数据分析

   实验数据（均为减镉后的数据）如下表所示（测试样均为有证标准物质）

从以上数据来分析，利用光度滴定法来测定锌精矿中的锌含量，准确度、精密度较好，满足测定要求。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家有色金属标准化技术委员会.GB/T 8151.1-2012 锌精矿化学分析方法 锌量的测定 沉淀分离Na2EDTA滴定法.北京：中国标准出版社，2012.

[2]马立利，丁奇，许雯，等.光度滴定法在分析化学中的应用［J］.化学分析计量，2021，30(7): 97.

[3]彭速标，郑建国，翟翠萍，等．自动光度滴定系统及其发展[J]．广东化工，2009，36(5)：172-174