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电位滴定法测定电镀废水中铜含量

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第26卷第6期 2009年l2月 贵州大学学报(自然科学版) Journal of Guizhou University(Natural Sciences) V01.26 No.6 Dee.2Oo9 文章编号1000—5269(2009)06—0048—03 电位滴定法测定电镀废水中铜含量 龙 霞,刘定富,岳敏杰 (贵州大学化学与化工学院,贵州贵阳550003) 摘要:根据电镀废水中铜(Ⅱ)离子与其他组分化学性质的差异,控制溶液的酸度,以铜离子选 择性电极作指示电极,双盐桥饱和甘汞电极作参比电极,以硫化钠标准溶液作滴定剂,采用选择 沉淀电位滴定法测定电镀废水中的铜。结果表明:控制溶液pH值1.0~1.5,以氟化铵掩蔽废水 存的铁(m),可以直接用Na s选择沉淀电位滴定法测定电镀废水中铜的含量。该法不需 分离就可直接测定,操作简单,分析速度快,灵敏度高。将本法测定结果与原子吸收分光光度法 进行比较,结果无显著性差畀。 关键词:选择沉淀;电位滴定法;电镀废水;铜 中图分类号:0657.1 文献标识码:B 电镀废水的成分非常复杂,含多种重金属是其 主要特点。本实验的废水试样取自贵州省某电镀 企业,废水中含有大量的铜、镍、铁、铬等重金属离 分析中应用更加广泛 J。本实验采用选择沉淀电 位滴定法,即通过溶液的酸度,选择适宜的滴 定剂,使废水中只有铜(Ⅱ)离子与滴定剂发生沉 子,且酸度比较高,直接排放对环境危害极大。因 此,需要对电镀废水进行回收处理,以消除或减少 淀反应,根据滴定过程中指示电极电位的突跃确定 滴定终点。将该法的测定结果与原子吸收光谱法 所得结果进行比较,检测两者间有无显著差异。 其对环境的污染。对电镀废水进行处理,必须对其 中的相关金属离子进行测定。本文研究电镀废水 中铜离子的快速且准确的测定方法。 1 测定原理 以铜离子选择性电极作指示电极,双盐桥饱和 目前废水中铜离子的测定方法有原子吸收光 谱法…,但是该方法需要昂贵的专用仪器设备,一 般实验室无法具备此条件。此外还有碘量法,但也 甘汞电极作参比电极,在常温条件下、pH值1.0左 右,加入氟化铵以消除废水存的铁(Ⅲ)的干 存在如下弊端:测定的酸度条件比较苛刻,酸度过 低,反应速度慢,终点拖长;酸度过高,则I一被空气 氧化为I 的反应被cu 催化而加速,使结果偏 高-2 J。电位滴定法通常采用离子选择性电极或金 属惰性电极作为指示电极,对于那些没有合适指示 扰,以Na S标准溶液作滴定剂滴定废水中的铜 (Ⅱ)离子时,将发生如下沉淀反应: C +S =CuS 沉淀产物与指示电极及参比电极间也将构成 如下原电池: 剂的滴定体系,如有色溶液、混浊溶液或具有荧光 的溶液以及某些离子的连续测定和某些非水滴定 等,都可以采用电位滴定法,它以方法准确,成本低 等优点一直被广泛地应用于化工、轻工、石油、地 质、冶金、医药卫生、环境保护、海洋探测等各个领 铜离子选择电极I待测试样I IKNO。ISCE SCE为饱和甘汞电极。 电池电动势E为:E=Es皿一Ec :+/Cu 而铜离子选择电极的电极电位E :+ 与被测 物质(cu )的活度a :+之间的关系,可由能斯特 方程给出 ,298 k时: E + g 域样品的常量或微量成分的分析检测中,近年来, 随着生产和科学技术的发展,电位滴定法在酸碱滴 定、络合滴定、沉淀滴定、氧化还原滴定等各类滴定 收稿日期:2009—10—30 基金项目:贵阳市科学技术计划项目(合同编号:【2008】筑科工合同字第24—3号) 作者简介:龙霞(1984一),女,湖南沅陵县人,硕士研究生,研究方向:电镀废水,Email:lsxm54@163.corn. 十通讯作者:刘定富,Email:liuxiao8989@163.corn. 第6期 龙霞等:电位滴定法测定电镀废水中铜含量 ·49· 式中n z+不能准确测定,但由于是稀溶液,可 以用浓度代替活度来进行计算。即 729 ml,由下式可以求出硫化钠的浓度。 l,m l× c 2 /C 2+/C +—-_=i—lg 7_ … CI.I2 ̄’ 2.303R 】 L T式中:  上式中E ̄u2 ̄/ca是定值。随着Na s溶液的滴 人,生成的CuS沉淀增加,溶液中的cu 相应减 少,当到达滴定终点时,Cu 。浓度发生突变,从而引 起电位滴定曲线及一阶导数的突变,据此可以确定 滴定终点。即当温度T一定时,E + 只与C u2+ 有关,所以可以通过电极电位的变化来确定铜离子 的浓度。 2 实验部分 2.1主要仪器与试剂 电子天平(FA1004),PHS-3C型精密酸度计 (上海精密科学仪器有限公司雷磁仪器厂),铜离 子选择电极(上海精密科学仪器有限公司雷磁仪 器厂),217饱和甘汞电极(上海精密科学仪器有限 公司雷磁仪器厂),78—1磁力搅拌器,硫酸铜,硫 酸铁,硫酸镍,氧化铬,硫化钠。所有试剂均是分析 纯。 2.2测定方法 2.2.1标准混合溶液的配制 称取一定量的硫酸铜、硫酸铁、硫酸镍、氧化铬 溶于一定量水中后,加入适量硫酸使溶液pH值为 1,然后定容至1000 ml,该标准混合溶液中相关金 属离子的质量浓度是:铜97.50 mg/L,镍是82.82 mg/L,铁是32.02 mg/L,铬是9.48 mg/L. 2.2.2硫化钠标准溶液浓度的标定 硫化钠固体容易吸水潮解,不能直接配制已知 浓度的标准溶液,所以需先用已经配制好的标准混 合溶液来标定。而且用混合溶液测定能尽量控制 滴定条件一致。试验前先将铜离子选择电极浸泡 在l×10 mol/L的铜溶液中活化至少两个小 时。取25 ml的标准混合溶液于100 ml的烧杯中, 放置在磁力加热搅拌器上搅拌,插入铜离子选择电 极和217双盐桥饱和甘汞电极,用硫化钠溶液(浓 度未知)滴定,每滴定一定体积的硫化钠溶液记录 次平衡的电极电位值,最终得到一系列的电极电 位与体积,以电极电位对体积作图,从曲线的突变 处来确定滴定终点。根据所得数据作的曲线见图 1. 从图1可以看出,电极电位发生突变是在11. 729 ml处,可以确定滴定剂硫化钠的用量是11. C一硫化钠的浓度,mol/L; 混合溶液1的体积,mL; 硫化钠溶液的用量,mL; m一标准混合溶液中CuSO4·5H2O质量,g; ^ 一CuSO4·5H2 0的摩尔质量,g/mo1. 平行测定三次,最后得出硫化钠的浓度是 3.266×10一m0l/I . 》 辎 脚 图1电位滴定曲线1 2.2.3实际电镀废水浓度的测定 分别取l:4稀释后的废水1O.oo、l5.o0、 20.0o、25.0o、3O.ooⅡd,方法同测定硫化钠浓度一 样,通过电极电位的突变来确定滴定终点。各体积 的电镀废水所消耗的硫化钠的用量见下表1. 表1实际电镀废水测定结果 编号 1 2 3 4 5 移取的废水体积Vl/mL 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 硫化钠的用量V2/mL 9.390 14.130 18.765 23.69 28.283 铜的质量浓度mg/L 194.89 195.52 194.74 196.68 195.68 其中铜的质量浓度按以下公式计算: C× C =— ×Mc r1 式中: c 一铜的质量浓度,mg/L; c一硫化钠的浓度,mol/L; 移取的废水体积,mL; 硫化钠的用量,mL; M 一铜的摩尔质量,g/mo1. 以废水2O ml为例,根据电极电位与硫化钠的 5O· 贵州大学学报(自然科学版) 第26卷 用量所作的曲线见图2. 化钠可以选择性的沉淀Cu¨,而沉淀Ni 的pH 值至少在2.6左右 。 3.5 电位滴定法与原子吸收分光光度法测定结果对 吕 囊 图2滴定曲线2 从图2可以看出,电极电位发生突变是在 18.765 mL处,所以可以确定滴定剂硫化钠的用量 是18.765 mL。 3讨论 3.1 生成硫化氢气体的影响及其消除 硫化钠在酸性条件下会形成一定量的H S气 体,导致测定的结果不准确(偏小)。通过用标准 混合溶液来标定硫化钠的浓度,使标定条件与滴定 的条件相一致,可以消除滴定过程中生成硫化氢气 体剂所带来的系统误差。 3.2温度的影响 在常温条件下,硫化钠与Cu“沉淀反应明显, 即在常温下就可以测定。 3.3酸度的影响 根据文献资料 J,往含有cu 的酸性溶液中 加入硫化钠时,即使在酸I生极强的条件下都会生成 硫化铜沉淀。本实验研究中,所取废水初始时的 PH为1.31,当cu¨沉淀完毕时测得溶液的pH值 1.5,小于开始沉淀Ni 的PH,所以废水中的铜 可以被选择性的沉淀完而Ni2十不被沉淀。 3.4共存离子的影响 废水中的Crb 对实验测定没有干扰,Fe¨可 用氟化铵来掩蔽,Ni 的干扰可以通过控制pH值 并选用适宜滴定剂使之只与Cu 发生选择性沉淀 反应来消除。通过计算,在pH值为1的时候,硫 我们委托贵州省地质矿产中心试验室(具有 检测资质)采用原子吸收光谱法对废水作了检测, 两种方法的检测结果见表2. 表2本实验方法与原子吸收光谱法测定结果对比 实验方法 选择沉淀电位滴定法 原子吸收 序号 1 2 3 4 5 6 测定值mg/L 194.89 195.52 194.74 196.68 195.68 195.00 对以上两种方法的测定数据进行t一检验 引, 置信度取95%,标准值IX=195.00 mg·L~. 5 ∑X 五次测定结果的平均值X= n 一=195.50 mg·L~;标准偏差s= =0.7705 45 。. 查t值表,当 =5—1=4,置信度在95%时, t表=2.78, i十算<t表,表明二者之间无显著差异, 说明本方法无系统误差,是可信的。 参考文献: [1]邓勃,迟锡增,刘明钟,等.应用原子吸收与原子荧光光谱分 析(第二版)[M].北京:化学工业出版社,2007:280. [2]董元彦,张方钰,王运.无机及分析化学(第二版)[M].北 京:科学出版社,2006:280. [3]马冬梅,刘梅,景丽结.电位滴定法在中国的新进展[J].山 东化工,2001,30(3):17—2O. [4]吴守国,袁倬斌.电分析化学原理[M].合肥:中国科学技术 大学出版社。2006:18一l9. [5]刘定富,葛丽颖.选择沉淀法分离电镀废水中铜和镍的研究 [J].贵州化工,2008,33(3):l一3. [6]胡育筑,孙毓庆.分析化学简明教程[M].北京:科学出版 社,2004:15—16. (下转第59页) 第6期 谭月等:对贵州寒武系牛蹄塘组黑色岩系中矿产资源保护与利用的调查 ·59· Ponder on Protection and Use of Cambrian System Niutitang Group Black Rock in Guizhou TAN Yue,ZHANG Mei-jiang (Coilege of Resources and Environment Engineering,Guizhou University,Guiyang 550003,China) Abstract:The cambrian system Niutitang group black rock are accumulation rock series that have mineral re— s0urces such as vanadium,molybdenum,phosphorus,rare earth,gold,silver,platinum,and SO on.That above elements assume the paragenesis relations in the black rock series. When it is developed,it should be compre— hensively utilized.But now.the ten enterprises only mine the sole ore in Guizhou,which causes not only de— struction and but also resources wastage,moreover it causes serious environment pollution.The scientific devel— opment c0ncept should be adopted to protect the important mineral resources in Niutitang group,utilize the re— sources during the process of protection. Key words:Guizhou;black rock;Niutitang group;polymetallic and precious metal accumulation rock;protec— tion resources (上接第50页) Potentiometric Titration Used in the Determination of Copper in Electroplating Wastewater LONG Xia,LIU Ding—fu,rUE Min-jie (Coilege of Chemistry and Chemical Engineering,Guizhou University,Guiyang 550003,China) Abs act:According to山e diference of he chemitcal properties between Copper(1I)ion and other components in the electroFIlating wastewater,the copper value contained in the selected sample can be measured by means of Drecipitation Potentiometric Titration by controlling the acidity and temperature of the solution when using Copper ion-selective electr0de and double salt bridge saturated calomel electrode as instructive electrode and reference e。 lectrode respective1y with the titrant of appropriate standard solution.The study shows that:when the PH is con— trolled in the mnge flmm 1.0 to 1.5,the interference of coexistence iron ions(Ⅲ)have been avoided by using NH4F.the contents of copper value Can be directly measured by above mentioned method which is much more simple、faster and supersensitive,also it is unnecessary to separate the coexistence contents in the SOlUt 。n, meanwhile the results have no significant difference when it is compared with AAS· Key words:selected precipitation;Potentiometric titration electroplating wastewater;copper 

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