堿性鋅-鐵合金鍍液中鐵的快速光度法分析

郭崇武

(廣州超邦化工有限公司，廣東廣州 510460)

引 言

堿性鋅-鐵合金鍍液中鐵的分析，一般采用沉淀分離-EDTA容量法［1］。該方法在加熱條件下用雙氧水氧化鍍液中的絡(luò)合劑，用氨水使鐵生成氫氧化鐵沉淀，沉淀分離后用鹽酸溶解，調(diào)節(jié)試液pH=2左右，以磺基水楊酸作指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定。該法過程較長，費工費時，不能較好地滿足監(jiān)控鍍液的要求。為此，參考有關(guān)文獻［2］，制定了采用分光光度法測定堿性鋅-鐵合金鍍液中的鐵。

1 分析方法

1.1 方法要點

鈦鐵試劑與三價鐵離子在弱堿性溶液中生成十分穩(wěn)定的紅棕色絡(luò)合物，利用這個特效顯色反應(yīng)，以鈦鐵試劑作顯色劑，用分光光度法測定堿性鋅-鐵合金鍍液中的鐵。鍍液中的酒石酸鉀鈉、檸檬酸鈉和葡萄糖酸鈉等絡(luò)合劑與鐵的絡(luò)合能力比鈦鐵試劑弱得多，這些絡(luò)合劑不影響鐵的測定。鋅離子在氨性溶液中生成四氨合鋅絡(luò)離子，與鈦鐵試劑不發(fā)生反應(yīng)，對測定無影響。

1.2 試 劑

1g/L鈦鐵試劑水溶液(現(xiàn)用現(xiàn)配，該溶液放置時間過長變?yōu)辄S色，對測定鐵略有影響)，pH=9.2氨-氯化銨緩沖溶液;50%的鹽酸溶液;20mg/L鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液:用分析純硫酸亞鐵銨配制，用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液標(biāo)定。

1.3 分析步驟

吸取鍍液1mL于50mL容量瓶中，加10mL氨-氯化銨緩沖溶液，10mL鈦鐵試劑，加水稀釋至刻度，搖勻，用2cm比色皿，以水作參比液，在波長500nm處立即測定吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得鐵的質(zhì)量濃度。

如果鍍液渾濁，看上去有氫氧化鐵沉淀，吸取試樣后加水10mL，用鹽酸溶液調(diào)整試液pH=2～3，使二價鐵轉(zhuǎn)化成三價鐵離子，加鈦鐵試劑后再加氨-氯化銨緩沖溶液。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

吸取鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液0、2、4及6mL于4只50mL容量瓶中，各加10mL鈦鐵試劑，10mL氨-氯化銨緩沖溶液，加水稀釋至刻度，搖勻，用2cm比色皿，以水作參比液，在波長500nm處立即測定。所得吸光度對應(yīng)試樣換算成鐵的質(zhì)量濃度，計算如下:

ρ(Fe)(mg/L)= ρV/V0

式中:ρ為鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度，mg/L;V為吸取鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL;V0為試樣量，mL，本法吸取鍍液1mL。

以鐵的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2 方法探討

2.1 顯色劑的選擇

用分光光度法測定Fe3+離子，一般以磺基水楊酸或硫氰酸鈉作顯色劑進行測定。堿性鋅-鐵合金鍍液中含有Fe2+、Fe3+和絡(luò)合劑，不宜使用這兩種物質(zhì)作顯色劑。在弱堿性條件下用鈦鐵試劑能夠測定鋅-鐵合金鍍液中的總鐵量，ρ(Fe)=0～170mg/L時，鐵的質(zhì)量濃度與吸光度的關(guān)系符合比爾定律，鍍液中少量的銅和鎳等雜質(zhì)對測定無影響。

2.2 波長的選擇

實驗表明［3］，鈦鐵試劑-Fe(Ⅲ)絡(luò)離子的最大吸收波長為480nm，在波長500nm處該絡(luò)離子的吸光度下降2.6%。鈦鐵試劑在堿性溶液中能被氧分子氧化而變?yōu)辄S色，對鐵的測定略有影響，為了減小鈦鐵試劑本身變色對測定鐵的影響，本法選擇測定波長為500nm。

2.3 二價鐵氧化成三價鐵

堿性鋅-鐵合金鍍液中的鐵主要以二價鐵的形式存在，用鈦鐵試劑光度法測定時必須將二價鐵氧化成三價鐵。據(jù)文獻［2］報道，在堿性條件下以鈦鐵試劑作顯色劑，二價鐵離子能被氧分子完全氧化成三價鐵。

2.4 試液的穩(wěn)定性

實驗表明，在冬季室溫條件下，試液的吸光度在15min內(nèi)不發(fā)生變化，在夏季高溫季節(jié)，吸光度在5min內(nèi)基本不變，試液的穩(wěn)定性能夠滿足電鍍液測試要求。

3 精密度和準(zhǔn)確度

取堿性鋅-鐵合金鍍液分析ρ(鐵)，一個試樣平行測定8次，所得結(jié)果列于表1，本法分析結(jié)果的相對平均偏差為0.25%。

表1 本法分析結(jié)果的精密度

在實驗室配制堿性鋅-鐵合金鍍液三份，加入已知質(zhì)量濃度的鐵，用本法分析，所得結(jié)果列于表2，本法的回收率為98.7% ～102.0%。

表2 回收率測試結(jié)果

4 結(jié)論

用鈦鐵試劑光度法測定堿性鋅-鐵合金鍍液中的鐵，其精密度和準(zhǔn)確度都較高，方法簡單、快速，能夠及時為車間監(jiān)控鍍液提供分析數(shù)據(jù)。

［1］徐紅娣，鄒群.電鍍?nèi)芤悍治黾夹g(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003:249-251.

［2］郭崇武.含檸檬酸的鍍鎳溶液中鐵的分析［J］.材料保護，1992，25(11):26-28.

［3］郭崇武.酸性鍍鋅溶液中鐵雜質(zhì)的快速分析［J］.電鍍與精飾，2007，29(2):45-47.