Na2 EDTA標準溶液-鋅標準溶液滴定法聯合測定鎘渣中鋅、鎘量

陽志勇

（株洲冶煉集團股份有限公司，湖南株洲 412004）

濕法冶煉鋅的過程產品鎘渣，主要成分是鋅、鎘。鋅的含量從30% ～70%，鎘的含量從70% ～30%，另有少量的銅、鈷、鎳、鐵等雜質。鎘渣中鋅、鎘含量的測定，通常有極譜聯測法、容量法加原子吸收法。鎘渣是生產中除雜產物，由單質鋅粉置換溶液中的鎘產生。因為工藝原因，鎘渣夾雜有單質鋅顆粒，造成樣品加工難度變大，樣本均勻度下降。直接滴定法稱樣量少，代表性稍差。鎘渣中鎘含量大，鎘與 Na2EDTA 標準溶液反應速度又比鋅與Na2EDTA標準溶液反應速度稍慢，造成終點拖延，結果偏高。原子吸收測定鎘量，也因為鎘量大，所以稱樣量小，定容體積大，還要采用次靈敏線測定，造成結果不穩定，再現性差。以兩種不同的方法分別測定鋅和鎘的含量，耗時長，容易造成造作誤差。現以大稱樣量使樣本代表性加強，以工藝成熟的容量法返滴定與置換滴定方式測得鋅、鎘含量。方法簡便，分析速度快，結果穩定，再現性好。是一種快捷、準確的分析方法。

1 試驗部分

1.1 試劑

1.金屬鋅（ωZn≥99.99%）。

2.鹽酸（ρ＝1.19 g/mL）。

3.硝酸（ρ＝1.42 g/mL）。

4.乙酸（ρ＝1.05 g/mL）。

5.氨水（ρ＝0.89 g/mL）。

6.鹽酸（1＋1）。

7.氨水（1＋1）。

8.抗壞血酸。

9.氟化銨。

10.硫脲溶液（100 g/L）。

11.碘化鉀。

12.乙酸銨。

13.六次甲基四胺。

14.對硝基苯酚指示劑（1 g/L）。

15.二甲酚橙指示劑（5 g/L）。

16.乙酸-六次甲基四胺緩沖溶液（pH5.6～5.8）：溶解250 g六次甲基四銨于水中，加入60 mL乙酸，稀釋至1 L。

17.乙酸-乙酸銨緩沖溶液（pH5.0～5.5）：溶解100 g乙酸銨于水中，加入12 mL乙酸，稀釋至500 mL。

18.鋅標準滴定溶液（0.005 0 g/mL）：稱取5.0～5.5 g金屬鋅，精確到0.001 g。放入400 mL燒杯中，加30 mL鹽酸，低溫溶解完全蒸至近干，加50 mL水，40 mL乙酸-乙酸銨緩沖溶液，溶解鹽類，溶液移入1 000 mL容量瓶，稀釋至刻度，混勻。

19.Na2EDTA標準滴定溶液（0.050 mol/L）：稱取18.6 g乙二胺四乙酸二鈉和1 g氫氧化鈉，加水溶解完全，溶液移入1 000 mL容量瓶，稀釋至刻度，混勻。

1.標定Na2EDTA標準滴定溶液與鋅標準滴定溶液的滴定比值（K）：準確移取15.00～20.00 mL Na2EDTA標準滴定溶液，置于500 mL錐形燒杯中，記錄體積為VE。加水約30 mL，加0.2 g抗壞血酸，0.3 g氟化銨，10 mL硫脲溶液，每種試劑加入后都需充分搖勻。加2滴對硝基苯酚指示劑，滴加氨水（1＋1）至黃色出現，再滴加鹽酸（1＋1）至黃色剛好消失。加20 mL乙酸-六次甲基四胺緩沖溶液，2滴二甲酚橙指示劑，以水吹洗杯壁控制體積約100 mL左右。用鋅標準滴定溶液滴定至溶液由亮黃色變成穩定的紫紅色為終點。記錄所消耗的鋅標準滴定溶液的體積為VZ。

按式（1）計算Na2EDTA標準滴定溶液與鋅標準滴定溶液的滴定比值（K）：

式中：VE為移取Na2EDTA標準滴定溶液的體積/mL；VZ為消耗鋅標準滴定溶液的體積/mL。平行標定三次，結果保留4位有效數字，當極差不大于0.001時，取其平均值。否則重新標定。

2.標定Na2EDTA標準滴定溶液對鋅的滴定系數（T）：稱取0.10～0.15 g金屬鋅，精確到0.000 1 g。置于500 mL錐形燒杯中，記錄鋅質量為m。加15 mL鹽酸（1＋1），低溫溶解完全，冷卻。加水至20 mL。加0.2 g抗壞血酸，0.3 g氟化銨，10 mL硫脲溶液，每種試劑加入后都需充分搖勻。加2滴對硝基苯酚指示劑，滴加氨水（1＋1）至黃色出現，再滴加鹽酸（1＋1）至黃色剛好消失。準確加入Na2EDTA標準滴定溶液40.00～50.00 mL，保證使其與鋅完全絡合并過量10～15 mL，充分搖勻后放置1～2 min。再次滴加氨水（1＋1）至黃色出現，再滴加鹽酸（1＋1）至黃色剛好消失。加入20 mL乙酸-六次甲基四胺緩沖溶液，2滴二甲酚橙指示劑，以水吹洗杯壁控制體積約100 mL左右。用鋅標準滴定溶液滴定至溶液由亮黃色變成穩定的紫紅色為終點。記錄所消耗的鋅標準滴定溶液的體積為VC。隨同標定做空白標定試驗，記錄所消耗的鋅標準滴定溶液的體積為VB。

按式（2）計算Na2EDTA標準滴定溶液對鋅的滴定系數（T）：

式中：m為稱取金屬鋅的質量/g；VB為空白標定中滴定過量Na2EDTA標準滴定溶液消耗的鋅標準滴定溶液的體積/mL；VC為純鋅標定中滴定過量Na2EDTA標準滴定溶液消耗的鋅標準滴定溶液的體積/mL；K為Na2EDTA標準滴定溶液與鋅標準滴定溶液的滴定比值。平行標定三次，結果保留4位有效數字，當極差不大于0.000 01 g/mL時，取其平均值。否則重新標定。

1.2 試樣

1.樣品應通過0.250 mm孔篩

2.樣品預先在（105±5）℃烘1 h，置于干燥器中冷至室溫。

1.3 試驗步驟

1.3.1 樣品溶解

稱取試樣2.00 g（精確到0.000 1 g），置于400 mL燒杯中，加少量水潤濕，加30 mL濃鹽酸，蓋上表面皿，低溫溶解樣品，煮沸5 min。加10 mL濃硝酸，繼續加熱至樣品分解完全，低溫蒸至近干。加5 mL濃鹽酸，水洗表面皿及杯壁，加水至50 mL，煮沸溶解鹽類，并驅盡氮的氧化物，取下冷卻至室溫。將溶液移入200 mL容量瓶，加10 mL鹽酸（1＋1），以水定容至刻度，搖勻待測。含量與加入Na2EDTA體積見表1。

表1 含量與加入Na2EDTA體積

1.3.2 鋅鎘合量測定

準確移取15.00 mL待測溶液置于500 mL錐形燒杯中。加0.2 g抗壞血酸，0.3 g氟化銨，10 mL硫脲溶液，每種試劑加入后都需充分搖勻。加2滴對硝基苯酚指示劑，滴加氨水（1＋1）至黃色出現，再滴加鹽酸（1＋1）至黃色剛好消失。參考表1準確加入Na2EDTA標準滴定溶液，保證使其與樣品中的鋅、鎘完全絡合并過量10～15 mL，充分搖勻后放置2～3 min。再次滴加氨水（1＋1）至黃色出現，再滴加鹽酸（1＋1）至黃色剛好消失。加20 mL乙酸-六次甲基四胺緩沖溶液，2滴二甲酚橙指示劑，以水吹洗杯壁控制體積約100 mL左右。用鋅標準滴定溶液滴定至溶液由亮黃色變成穩定的紫紅色為終點。記錄所消耗的鋅標準滴定溶液的體積為VH。

1.3.3 鋅量測定

準確移取15.00 mL待測溶液置于500 mL錐形燒杯中。加0.2 g抗壞血酸，0.3 g氟化銨，10 mL硫脲溶液，每種試劑加入后都需充分搖勻。加2滴對硝基苯酚指示劑，滴加氨水（1＋1）至黃色出現，再滴加鹽酸（1＋1）至黃色剛好消失。參考表1準確加入Na2EDTA標準滴定溶液，保證使其與樣品中的鋅、鎘完全絡合并過量3～5 mL，充分搖勻后放置2～3 min。加30 g碘化鉀，充分搖勻使碘化鉀完全溶解后，放置3～5 min，并使其恢復到室溫。再次滴加氨水（1＋1）至黃色出現，再滴加鹽酸（1＋1）至黃色剛好消失。加20 mL乙酸-六次甲基四胺緩沖溶液，2滴二甲酚橙指示劑，以水吹洗杯壁控制體積在100 mL以內。用鋅標準滴定溶液滴定至溶液由亮黃色變成穩定的紫紅色為終點。記錄所消耗的鋅標準滴定溶液的體積為VX。

1.3.4 空白試驗

隨同試樣做空白試驗，記錄所消耗的鋅標準滴定溶液的體積為V0。

1.4 結果計算

1.按式（3）計算鋅鎘的百分含量：

即：

式中：Ve為試樣和空白試驗中加入Na2EDTA標準滴定溶液的體積/mL；VH為滴定試樣中過量的Na2EDTA標準滴定溶液消耗的鋅標準溶滴定液體積/mL；V0為滴定空白試驗中過量的Na2EDTA標準滴定溶液消耗的鋅標準滴定溶液體積/mL；K為Na2EDTA標準滴定溶液與鋅標準滴定溶液滴定比值；T為Na2EDTA標準溶液對鋅的滴定度/g·mL-1；m為試料的質量/g。

2.按式（4）計算鋅量的百分含量：

即：

式中：Ve為試樣和空白試驗中加入Na2EDTA標準滴定溶液的體積/mL；VX為滴定試樣中過量的Na2EDTA標準滴定溶液消耗的鋅標準溶滴定液體積/mL；V0為滴定空白試驗中過量的Na2EDTA標準滴定溶液消耗的鋅標準滴定溶液體積/mL；K為Na2EDTA標準滴定溶液與鋅標準滴定溶液滴定比值；T為Na2EDTA標準溶液對鋅的滴定度/g·mL-1；m為試料的質量/g。

3.按式（5）計算鎘量的百分含量：

式中：ωZn＋Cd為由式（3）計算的鋅鎘合量/%；ωZn為由式（4）計算的鋅量/%；0.581 6為鎘量換算為鋅量的系數。

2 結果與討論

2.1 緩沖溶液的種類

有文獻資料［1］顯示，不同的緩沖溶液對結果有影響，特別是乙酸類緩沖溶液中，大量的乙酸根離子會與鎘絡合造成終點拖延。

該試驗以EDTA絡合滴定分析中常用的緩沖溶液：乙酸-乙酸銨緩沖溶液，乙酸-六次甲基四胺緩沖溶液，鹽酸-六次甲基四胺緩沖溶液進行對比試驗后，結果顯示并無差異。

試驗選擇化驗室常用的乙酸-六次甲基四胺緩沖溶液。

2.2 碘化鉀濃度的確定

碘化鉀價格昂貴，過量的碘化鉀也會造成溶液出現乳白色渾濁，對終點判斷有干擾。移取100.00 mg鎘，50.00 mg鋅，加入不同質量的碘化鉀掩蔽鎘后，測定鋅量。測定結果見表2。

表2 碘化鉀對結果的影響

試驗證明，25 g碘化鉀就能夠有效地掩蔽樣品中的鎘，且溶液清亮度良好。加入過多，會使得溶液渾濁，有可能造成終點判斷出現偏差。為了確保穩定完成對實際生產樣品中鎘量的掩蔽，最終試驗確定碘化鉀的加入量為30 g。

2.3 酸堿指示劑的選擇

該試驗需要調節pH值在5.6～5.8進行滴定，調節此范圍的酸堿指示劑，常用的有甲基橙指示劑和溴百里酚藍指示劑。這兩種指示劑在pH5.6～5.8時呈黃色，而金屬指示劑二甲酚橙在pH5.6～5.8時，Na2EDTA溶液直接滴定鋅溶液是由紫紅色變為亮黃色，酸堿指示劑的顏色不會對金屬指示劑的顏色突變造成干擾。

該試驗方法用的是返滴定與置換滴定，是用鋅標準滴定溶液滴定Na2EDTA標準滴定溶液，二甲酚橙是由亮黃色變為紫紅色。這時酸堿指示劑的黃色就會對終點的判斷造成干擾。

對硝基苯酚指示劑在pH5.6～5.8時是由黃色變為無色，它不會對二甲酚橙指示劑從亮黃色變為紫紅色造成干擾，最終試驗采用對硝基苯酚指示劑調節pH值。

2.4 干擾元素的影響及消除試驗

鎘渣為鋅濕法冶煉中間產物，是用高純度的單質鋅粉置換酸浸出液中的鎘而產生的。所以鎘渣中不含碳、硫等雜質，只有微量的金屬類共存雜質。鎘渣中含有的共存元素有：銅（0%～0.50%）、鉛（0%～0.10%）、鐵（0% ～0.10%）、鈷（0% ～0.1 0%）、鎳（0%～0.10%）、砷（0%～0.50%）等。根據EDTA滴定法的分析理論，對主要影響元素進行了試驗。

2.4.1 銅的影響及消除

加入硫脲溶液掩蔽銅，從而消除銅的干擾。移取100.00 mg鎘，50.00 mg鋅，1.00 mg銅（即占比0.66%），加入不同體積的硫脲溶液，測定鋅鎘合量。理論值為71.63%，實測結果見表3。

試驗表明，加入5 mL硫脲溶液就能消除銅的影響，試驗確定硫脲溶液的加入量為10 mL。

2.4.2 鐵的影響及消除

加入抗壞血酸將三價鐵還原成二價鐵，從而消除鐵的干擾。移取100.00 mg鎘，50.00 mg鋅，0.30 mg鐵（即占比0.20%），加入不同量的抗壞血酸，測定鋅鎘合量。理論值為71.97%，實測結果見表3。

表3 試劑加入量與鋅鎘合量測定結果

試驗表明，加入0.2 g抗壞血酸就能消除鐵的影響，試驗確定抗壞血酸的加入量為0.2 g。

2.4.3 鉛對測定的影響

移取100.00 mg鎘，50.00 mg鋅，加入不同鉛量，測定鋅鎘合量，結果見表4。

表4 加入不同鉛量的鋅鎘合量測定結果

試驗表明，加入0.30 mg（即占比0.20%）以下的鉛不影響測定。

2.4.4 其它共存元素的干擾試驗

移取100.00 mg鎘，50.00 mg鋅，加入一定量的干擾元素：0.30 mg（即占比0.20%）鈷；0.30 mg（即占比0.20%）鎳；1.00 mg（即占比0.66%）砷。測定鋅鎘合量。理論值為71.34%，實測結果見表5。

表5 共存元素干擾試驗數據

試驗表明，加入以上干擾元素不影響測定。

2.5 準確度及精密度試驗

2.5.1 試樣測定結果及精密度

選用鎘渣A號樣和鎘渣B號樣。測量鋅鎘合量、鋅量、鎘量。結果見表6。

表6 樣品測定結果及精密度 %

由表6可見，此方法相對標準偏差0.1% ～1.0%，精密度完全可滿足不同范圍的分析要求。

2.5.2 加標回收率

選用一個鎘渣樣品，進行回收試驗。結果見表7。

表7樣品加標回收率

試驗證明，加標回收率達到98.5%～101.0%，滿足分析要求。

3 結 論

經過試驗，該方法適用于鎘渣中鋅量5.00%～95.00%，鎘量5.00%～95.00%的測定，方法操作簡單，快速；精密度高，相對標準偏差0.1% ～1.0%；準確度好，加標回收率達到98% ～101%；完全滿足分析要求。目前已在實際生產中應用，取得良好的效果。