電池正極材料廠高鹽廢水中鎳的測定

2019-11-07 03:52:08鄧飛躍

資源信息與工程 2019年5期

易嘉，鄧飛躍，曾浩

(1.中南大學，湖南長沙 410083； 2.長沙礦冶研究院有限責任公司，湖南長沙 410012)

1 前言

金屬鎳被廣泛應用于電池領域。生產這些電池正極材料會產生大量含鎳的高鹽廢水。按照新的環保標準表三要求，廢水中的鎳含量須低于0.1 mg/L。由于電池正極材料廢水中的鈉、銨鹽含量太高現行廢水中鎳的測定方法難以準確測定廢水中的鎳含量。本文采用丁二酮肟與廢水中的鎳反應生成絡合物，在pH9.5左右，用三氯甲烷萃取鎳，用酸破壞溶解有機相后，用空氣-乙炔火焰原子吸收法測定鎳的含量。經加標試驗，回收率在97%～103%，結果準確，精密度高。

2 實驗部分

2.1 主要儀器與試劑

主要儀器：TAS-990SUPER原子吸收分光光度計(北京普析通用有限責任公司)。

主要試劑：

1%酚酞溶液：1 g酚酞溶解于100 mL95%乙醇中；

氨水(1+1)：50 mL濃氨水與50 mL水混合；

鹽酸(1+1)；

2%鹽酸:2 mL濃鹽酸與98 mL水混合；

1%丁二酮肟溶液：1 g丁二酮肟溶于100 mL95%乙醇中；

三氯甲烷；

鹽酸(ρ1.17 g/mL)；

硝酸(ρ1.42 g/mL)；

高氯酸(ρ1.68 g/mL)(以上均為湖南匯虹試劑有限公司)；

鎳標準儲備液，1.00 mg/mL：稱取光譜純鎳粉1.0000 g(精確至0.0002 g)于50 mL燒杯中，加如1+1硝酸20 mL，溫熱，待完全溶解后，全量轉移至1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至標線，搖勻；

鎳標準使用液，50 mg/L：移取鎳標準儲備液(2.1.10)10.00 mL于200 mL容量瓶中，用0.2%硝酸溶液稀釋至標線，搖勻。

分析中均使用分析純試劑和符合GB/T 6682的分析實驗室用水。

2.2 實驗方法

準確移取100.00 mL廢水放入250 mL分液漏斗中。滴二滴酚酞溶液(2.1.2)，以氨水(2.1.3)或鹽酸(2.1.4)調至pH值9.5左右，加入1 mL 1%丁二酮肟(2.1.6)搖勻，立即用10 mL三氯甲烷萃取2 min，靜置分層，保留有機相，水相中補加0.5 mL 1%丁二酮肟(2.1.6)，用10 mL三氯甲烷(2.1.7)萃取2 min，棄水相，有機相與前次萃取有機相合并轉入250 mL三角燒杯。在合并后的有機相中加入5 mL濃硝酸，搖勻后蒸干。稍冷，加入5 mL濃鹽酸(2.1.9)和5 mL濃硝酸加熱回流2 min，補加2 mL高氯酸(2.1.10)冒至近干，冷卻后加入2%鹽酸(2.1.5)10 mL，煮沸后冷卻。以2%鹽酸(2.1.5)定容至50 mL容量瓶。用火焰原子吸收法在232.0 nm測定鎳含量。

3 結果討論

3.1 萃取溶劑選擇

丁二酮肟在弱堿性環境中與二價鎳形成穩定的螯合物，而這種螯合物能夠溶于多種有機溶劑。本文比較了多種不同的有機溶劑的萃取效率，結果見表1。

表1 不同萃取劑的萃取效率

如表1所示，乙酸正戊酯與氯仿萃取效率都能滿足測定要求，但是由于乙酸正戊酯分析純產品相對較少且價高，所以選用氯仿做萃取劑。

3.2 pH值對萃取的影響

固定鎳含量為1.00 mg/L，改變萃取體系的pH值，萃取效率見圖1。

圖1 pH值對萃取的影響

如圖1所示，在pH值為9.5時萃取效率達到最高，而在pH值大于10時，有機相中出現沉淀，造成結果偏低，故選擇pH值為9.5。

3.3 萃取時間的選擇

固定鎳含量為1.00 mg/L，改變選擇不同的萃取時間，萃取效率如圖2。

圖2 萃取時間的影響

如圖2所示，萃取2 min后，萃取效率即達到最高，故選擇萃取時間為2 min。

3.4 反萃方法研究

反萃一般采用酸浸或者直接用有機相測定鎳含量。這些方法中有機物的污染較重，而且在使用空氣-乙炔火焰原子吸收分光光度法測定時，有機相因燃燒不完全，在燃燒頭處殘留會降低空氣-乙炔火焰溫度，造成吸光度偏低。特別是在測試樣品較多時，吸光度顯著降低。本文采用在萃取有機相中加入濃硝酸加熱，使三氯甲烷分解，然后加入鹽酸、高氯酸徹底破壞殘留有機物，保證分析結果穩定準確，本文采用同一樣品采取不同反萃方法連續檢測10次吸光度，實驗結果見表2。