火焰原子吸收光譜法測定鍍鎳溶液中的鎳

丘山，鄭宗耀，丘星初，儲榮邦 *

（1.廣州市佳朋金屬表面處理科技有限公司，廣東 廣州 511483；2.南京724 研究所，江蘇 南京 210013）

在電鍍工業(yè)中鍍鎳包括許多鍍種，較常應(yīng)用的有普通鍍鎳、半光亮鍍鎳、光亮鍍鎳、高硫鎳鍍鎳、封閉鍍鎳、高應(yīng)力鍍鎳、鍛面鎳鍍鎳、深孔零件鍍鎳和鍍槍色鎳[1]，此外還有中性鍍鎳和氨基磺酸鹽鍍鎳等等。這些鍍液含鎳量的測定，均采用在氨性溶液中以紫脲酸銨為指示劑的EDTA(乙二胺四乙酸)滴定法[2]。由于鍍液中有Cu2+、Zn2+、Ca2+、Mg2+等二價金屬雜質(zhì)離子共存，分析結(jié)果往往偏高，而且操作手續(xù)都較繁復(fù)冗長，難以適應(yīng)電鍍工業(yè)園區(qū)內(nèi)大批量樣品快速分析的要求。本文采用火焰原子吸收光譜法測定鎳含量，彌補(bǔ)了化學(xué)分析的不足。

1 儀器和試劑

(1)原子吸收分光光度計：采用北京普析通用儀器有限公司出品的TAS-990 型原子吸收分光光度計，光源為鎳空心陰極燈，燈電流12 mA，入射狹縫寬度0.05 mm，燈頭高度10 mm，燈頭長度100 mm，空氣壓力0.2 MPa，空氣流量5 L/min，乙炔壓力0.05 MPa，乙炔流量1.0 L/min。鑒于原子吸收分光光度計的型號甚多，上述儀器工作參數(shù)僅供參考。先進(jìn)的原子吸收分光光度計在給出波長后，能自動優(yōu)化測定條件并打印出分析結(jié)果。

(2)鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液：ρ(Ni2+)=5 mg/mL，稱取優(yōu)級純六水合硫酸鎳2.239 5 g 溶于水中，移入100 mL 容量瓶，加水定容，混勻。

(3)(1+1)硝酸溶液：密度1.42 g/mL 的分析純硝酸與等體積水混合。

(4)基體溶液：按各鍍種所有成分的開缸濃度配制，但不含鎳。

(5)基體使用液：吸取上述基體溶液25 mL，移入500 mL 容量瓶，加水定容，混勻。

2 分析方法

2.1 待測液的制備

準(zhǔn)確吸取冷卻至室溫的鍍液5 mL，移入100 mL容量瓶中，加水定容，混勻，稀釋倍數(shù)為20。

2.2 用工作曲線法測定鎳

準(zhǔn)確吸取鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液2.00、4.00、6.00、8.00和10.00 mL，分別移入5 個50 mL 容量瓶中，各加基體使用液10 mL和(1+1)硝酸溶液1 mL，加水定容，混勻，即得含鎳量分別為10.00、20.00、30.00、40.00和50.00 mg 的標(biāo)準(zhǔn)系列，調(diào)好儀器工作參數(shù)后，用水調(diào)節(jié)零點，測量每份溶液的吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，鎳含量為橫坐標(biāo)，繪制吸光度–鎳含量工作曲線或給出回歸方程。

準(zhǔn)確吸取待測液10.00 mL，移入50 mL 容量瓶中，加(1+1)硝酸1 mL，加水定容，混勻。在測定標(biāo)準(zhǔn)鎳溶液吸光度的同時，測定此樣品溶液的吸光度，從工作曲線上查出或按回歸方程算出待測液的鎳含量。

2.3 用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定鎳

準(zhǔn)確吸取5 mL 待測液4 份，分別移入4 個50 mL容量瓶中，各加(1+1)硝酸溶液1 mL，然后在第二、三、四個容量瓶中依次分別加入鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液2、3和4 mL(含鎳量分別為10、15和20 mg)。將4 份溶液用水稀釋至刻度，混勻。按上述工作曲線法測定4 份溶液的吸光度，得A1、A2、A3和A4。以上述吸光度值對加入的標(biāo)準(zhǔn)溶液含鎳量作圖，將所得曲線外延與橫坐標(biāo)相交，交點與原點之間的距離即為待測液的鎳含量。

2.4 結(jié)果計算

上述2種方法測定的含鎳量均可按下式計算：

式中，ρ(Ni2+)為鍍液的含鎳量(g/L),n為稀釋倍數(shù)，m(Ni2+)為待測液的含鎳量(mg)，V為待測液的體積(mL)。

3 結(jié)果與討論

3.1 測量波長的選擇

原子吸收法測定鎳的分析線甚多[3]。為使樣品的稀釋倍數(shù)最小，從而減小稀釋誤差，分析線的靈敏度必須與之相適應(yīng)。通過實驗篩選發(fā)現(xiàn)，在眾多分析線中，波長為247.7 nm 的分析線最優(yōu)。

3.2 遵守比爾定律的濃度范圍

表1為采用火焰原子吸收法對不同含鎳量溶液的吸光度重復(fù)測定3 次的結(jié)果。由表1 可看出，在50 mL溶液中，含鎳量介于10～50 mg 范圍內(nèi)遵守比爾定律。吸光度與含鎳量之間的線性關(guān)系良好(相關(guān)系數(shù)r >0.999)，而且吸光度均處在最佳測量范圍之內(nèi)，即在0.1～0.6 之間[4]，使樣品測定時的誤差降低。

對表1中的3條回歸線進(jìn)行統(tǒng)計檢驗[5]，結(jié)果表明，置信度為95%時，回歸系數(shù)b和截距a 無顯著差異。這就表明由實驗測得的回歸線相當(dāng)穩(wěn)定。將3 條回歸線合并后統(tǒng)計，所得回歸方程為：A =0.009 58x+0.028。按此式計算含鎳量的結(jié)果更為準(zhǔn)確。

表1 含鎳量與吸光度之間的相關(guān)性Table 1 Correlation between nickel content and absorbance

3.3 干擾及其消除

在電鍍工業(yè)生產(chǎn)中，雖然鍍鎳的工藝甚多，但每種鍍液的化學(xué)組成都是固定的。換言之，每個鍍種的基體成分都是已知的。因而配制基體溶液并不困難。在電鍍過程中，雖然基體溶液各成分的濃度有些波動，但基體溶液成分的種類不變。事實上，按開缸濃度配制所得基體溶液與實際鍍液的基體溶液之間的差異很小，對分析測定的影響也很小。因此，在實際生產(chǎn)中用工作曲線法來定量鎳是最佳的選擇，也最快速。較滴定法而言，標(biāo)準(zhǔn)加入法仍然是快速分析方法，但較工作曲線法而言，標(biāo)準(zhǔn)加入法卻慢很多，并不可取。不過此法有2 個重要優(yōu)點：一是在鍍液基體未知的情況下，如外來送檢樣品的測定，就只能用此法；二是此法能對基體的干擾情況作出正確的判斷。若標(biāo)準(zhǔn)加入法曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線相平行，則可判定試樣溶液的測定不存在基體干擾，可使用標(biāo)準(zhǔn)曲線法來測定。若標(biāo)準(zhǔn)加入法曲線的斜率低于標(biāo)準(zhǔn)曲線，則表明基體有負(fù)干擾，測定結(jié)果偏低；反之，若標(biāo)準(zhǔn)加入法曲線的斜率高于標(biāo)準(zhǔn)曲線，則表明基體有正干擾，分析結(jié)果將會偏高。

3.4 準(zhǔn)確度和精密度考察

采用本法對某光亮鍍鎳試樣重復(fù)測定6 次，結(jié)果為：平均值230.1 g/L，標(biāo)準(zhǔn)差1.96，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差0.84%。而用EDTA 滴定法重復(fù)測定2 次的平均值為226.71 g/L。比較兩種方法的測定結(jié)果，其相對誤差為1.5 %。這表明2種分析方法的測定結(jié)果吻合得較好。

4 結(jié)語

采用火焰原子吸收法測定不同鍍鎳溶液的含鎳量，是迄今為止最為簡便快速的分析方法，準(zhǔn)確度和精密度較高，能用于電鍍工業(yè)園區(qū)中大批量樣品的快速分析。

[1]沈品華.現(xiàn)代電鍍手冊(下冊)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010:16-47-16-45.

[2]鄒群,徐紅娣.電鍍?nèi)芤悍治黾夹g(shù)[M].2 版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010:111.

[3]中南礦冶學(xué)院分析化學(xué)教研室.化學(xué)分析手冊[M].北京:科學(xué)出版社,1982:516-517.

[4]齊文啟.環(huán)境監(jiān)測實用技術(shù)[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2006:114.

[5]鄭用熙.分析化學(xué)中的數(shù)理統(tǒng)計方法[M].北京:科學(xué)出版社,1986.