重有色金屬化學(xué)分析中的化學(xué)分離問題研究

朱雅婷

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

在化學(xué)元素周期表中，一般把銅、銀、鉑、金、錫、鉛、鎳、鈷等一類密度大于5，且金屬單質(zhì)具有不同色彩光澤的金屬，稱為重有色金屬，在生產(chǎn)生活中重有色金屬的應(yīng)用非常廣泛。以金、銀為例，由于導(dǎo)熱性好、導(dǎo)電性能超強和穩(wěn)定的抗腐蝕性，在電子技術(shù)、化工技術(shù)、通訊技術(shù)、醫(yī)療技術(shù)、航天航空技術(shù)等領(lǐng)域等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用比重逐年擴大。有色重金屬金能夠捕獲中子有效的截面，在合金中觸媒性質(zhì)明顯，延展性與工藝性較強，能加工成金絲和粉末，制成超導(dǎo)體，制成有機金；鍍在其他金屬、瓷器、玻璃等物質(zhì)表面也非常容易，還能幾乎100%地反射紅外線等等，同時，金銀還是國際貨幣儲備、珠寶裝飾、首飾的重要材料。重有色金屬鉛是蓄電池的主要構(gòu)件材料，重有色金屬鉑及其合金是汽車催化轉(zhuǎn)換器、石油煉制催化劑、電子元件、坩堝、假牙等物質(zhì)的重要材料[1]。因此，重有色金屬的分析和分離工作對人們的生產(chǎn)生活影響極大，加強重有色金屬化學(xué)分析中化學(xué)分離問題的研究，具有非常的意義。一般的重有色金屬的化學(xué)分析有3 個工作環(huán)節(jié)組成，一是重有色金屬的分解；不同的重有色金屬及其合金物質(zhì)，采取的化學(xué)分解方式是不同的，先將礦物質(zhì)混合物進行分離提純，冶煉得到純凈的有色重金屬或者合金物質(zhì)，再具體進行分解，比如，銅、鉛、鎳及其合金物質(zhì)的分解，取一定量的銅、鉛、鎳或者合金，放入硝酸、鹽酸、水按一定比例配置的混合物中，在低溫加熱的條件下，銅、鉛、鎳或合金能夠完全溶解；有色重金屬錫及其合金物質(zhì)的分解，取一定量的錫及其錫合金，放入硝酸中即可溶解；鋯、鈮、鎢等有色重金屬化學(xué)分析中，進行分解時，需要把樣品放入盛有硝酸、鹽酸、水的混合液的燒瓶中，用表面皿覆蓋加熱分解；二是有色重金屬的分離；重有色金屬的分離在化學(xué)分析的中體工作中，占主要成分，其顯著的作用就是掌握與獲得待測重有色金屬物質(zhì)的微量組分的具體數(shù)據(jù)信息。不同的重有色金屬品種的具體分離方法不同，每一個分離方法對重有色金屬的分離適用范圍也不相同。一般的重有色金屬在化學(xué)分析中的分離方法有元素狀態(tài)分離技術(shù)方法、沉淀分離技術(shù)方法、萃取分離技術(shù)方法、揮發(fā)和蒸餾分子分離技術(shù)方法、浮選分離技術(shù)方法、離子交換與色層分離技術(shù)方法等等。三是重有色金屬的測定。有色金屬實際數(shù)量的測定，是進行化學(xué)分析工作的基礎(chǔ)，沒有實際數(shù)據(jù)，就沒有科學(xué)的分析結(jié)果。

1 化學(xué)分析中有色重金屬的元素狀態(tài)分離技術(shù)方法及問題

元素狀態(tài)中有色金屬分離技術(shù)方法就是根據(jù)化學(xué)氧化還原反應(yīng)原理，用還原劑在化學(xué)氧化還原反應(yīng)中把陽離子還原出來，使重有色金屬離子變成金屬元素狀態(tài)。在化學(xué)分析中，元素狀態(tài)分離方法，對于特定的化學(xué)分析工作效果非常好。比如，化學(xué)分析中，有色重金屬鉛的分離使用元素狀態(tài)分離技術(shù)方法，質(zhì)量效果較為明顯。在重有色金屬的分解液中，加入一定量的鐵粉，根據(jù)金屬活動順序表中的金屬活潑性的先后排序，鐵粉可將鉛分解液中的銅、砷等物質(zhì)的離子還原成元素狀態(tài)，使分離出的重有色金屬鉛的純度大大增強，有利于化學(xué)分析結(jié)果更加接近實際。這種分離技術(shù)方法值得注意的問題是，該種分離技術(shù)在化學(xué)分析中不能普遍應(yīng)用，適用范圍僅限于特定的化學(xué)分析研究的應(yīng)用。

2 化學(xué)分析中有色重金屬的沉淀分離技術(shù)方法及問題

2.1 沉淀分離技術(shù)的應(yīng)用及問題

在化學(xué)分析中，需要進行分離的重有色金屬物質(zhì)一般都不是純凈的化合物或者合金，分解液進行沉淀過程中，由于溶解度不同，有的物質(zhì)能沉淀出來，溶解度相近的物質(zhì)就很難沉淀。比如硫酸鉛鉀復(fù)鹽溶液的沉淀，重有色金屬鉛在分離操作中，與混合物中的很多元素進行了分離，卻仍然有開鋇、鍶成分存在，解決這個問題的具體措施就是繼續(xù)用離子檢驗化學(xué)分離提純方法，在溶液中加入一定量的硫酸鉀，使與鋇離子充分反應(yīng)生成硫酸鋇形成沉淀，同樣方法使鍶也沉淀分離。這樣沉淀分離出的重有色金屬鉛的純度就會提高，避免了沉淀過程析出混晶[2]。

目前，在化學(xué)實驗中，有機試劑應(yīng)用于重有色金屬的分離也十分廣泛，像鎳分離沉淀中，添加丁二肟有機試劑；銅分離沉淀中，添加間苯二酸銨等，不同的試劑對不同的重有色金屬的選擇性很強，這是化學(xué)分析實驗中重有色金屬分離工作中，需要重視的問題。

2.2 共沉淀分離技術(shù)應(yīng)用及問題

共沉淀分離技術(shù)方法在化學(xué)分析中分離重有色金屬物質(zhì)時也經(jīng)常用到，不同的重有色金屬物質(zhì)的分離因為共沉淀物的不同，沉淀分離效果也不一樣，比如，重有色金屬錫的分離，適合在以鈹鹽為載體的乙二胺四乙酸底液環(huán)境條件下，加入適量的氫氧化銨，與重有色金屬錫形成共沉淀，跟重金屬鎢、銅有效分離。又如，有色重金屬銅、鋅、鎘的分離，適合基于以鐵為主載體的氯化銨溶液的共沉淀作用，使重有色金屬鎘、銅與鋅沉淀分離。當(dāng)中，將鐵作為載體的共沉淀作用可以和銅、鋅與鎘等進行分離。再如基于多種PH 的溶液環(huán)境條件下，應(yīng)用氫氧化鐵試劑能夠有效對銀、錫等重金屬進行共沉淀。

一定條件下，氫氧化鋯可共沉淀重金屬鈷，實現(xiàn)載體與鋯的有效分離；氫氧化鎳能夠共沉淀鋁合金的銅、鋅成分。在化學(xué)分析中，共沉淀分離技術(shù)應(yīng)用最突出的問題，就是選對金屬對象，才能提高分離效果。

2.3 均勻沉淀分離技術(shù)應(yīng)用及問題

在化學(xué)分析中，分離重有色金屬物質(zhì)，也會用到均勻沉淀分離技術(shù)方法，而且有的重有色金屬的分離采用該方法，效果非常明顯與其他分離方法。比如，鹽酸底液環(huán)境條件下，硫代乙酰胺能夠?qū)﹀a進行均勻沉淀；又如，酸性溶液環(huán)境中硫代甲酰胺在水解作用下，析出硫化氫而對重有色金屬物質(zhì)離子進行有效沉淀；堿性溶液環(huán)境中，硫代乙酰胺在水解作用下也能析出硫化氫而對不同的重有色金屬離子進行均勻沉淀。這種分離技術(shù)方法應(yīng)用中存在的問題，也是針對性較強，不同的重金屬離子的均勻沉淀，溶液環(huán)境條件和主要載體各有區(qū)別，需要正確掌握一定的條件要求，滿足化學(xué)反應(yīng)或者沉淀的條件需要。

3 化學(xué)分析中有色重金屬分離的揮發(fā)和蒸餾分子技術(shù)方法及問題

在常溫和一定溫度條件下，利用物質(zhì)的揮發(fā)性質(zhì)，通過蒸發(fā)作用，能夠使混合物中雜質(zhì)成分或者提取物質(zhì)成分得到有效分離，因此，在化學(xué)分析中，對重有色金屬的分離，揮發(fā)和蒸餾分子分離技術(shù)也經(jīng)常使用。比如，在重金屬錫的分離過程中，利用氯化銨與錫在化學(xué)氧化還原反應(yīng)原理，還原錫元素，使反應(yīng)物錫混合物中的砷分離出來，利用砷揮發(fā)性強的物理性質(zhì)，通過揮發(fā)使錫得到提純。又如，把重金屬錫混合物中的有色中重金屬錫進行分離，也可以與碘化銨一起加熱，錫就以碘化物的狀態(tài)存在，其他物質(zhì)在蒸餾中揮發(fā)，錫就從混合物中分離出來。應(yīng)用揮發(fā)和蒸餾技術(shù)分離有色重金屬同樣需要掌握具體方法具體對待的問題，因材施策，才能提高實驗效果。

4 化學(xué)分析中有色重金屬分離的萃取分離技術(shù)及問題

4.1 萃取分離技術(shù)方法的應(yīng)用

利用物質(zhì)在互不相容的溶劑中的溶解度的難易特性，在含有某種物質(zhì)的溶液中，加入更易于溶解該物質(zhì)的與原溶液不相容的溶液中，使該物質(zhì)從原來的溶液中融入新的溶液，并與原溶液有效分離，就是化學(xué)分析中萃取分離技術(shù)方法具體應(yīng)用[3]。比如，高分子胺能夠萃取多種重有色金屬；DAM 氯仿試劑溶液能萃取有色金屬鈷；氯化鈣鹽酸溶液中苯反萃取錫、鉛；氫氧化鈉反萃取錫等等。再利用萃取分離技術(shù)方法，對重有色金屬進行分離時，需要特別注意的問題，就是選對溶劑，必須滿足于原來溶劑不相容，而且極易溶解重有色金屬物質(zhì)，滿足分離技術(shù)應(yīng)用條件即可。

4.2 常用的萃取分離技術(shù)方法

在化學(xué)實驗和化學(xué)分析物質(zhì)分離中，常用的萃取分離技術(shù)有萃取分離技術(shù)、交換萃取分離技術(shù)和協(xié)同萃取分離技術(shù)、共萃取分離技術(shù)等幾種方法，一般的萃取方法技術(shù)要求不高，易于掌握，根據(jù)分離物的量的多少，選擇適當(dāng)?shù)娜萜骷纯?；交換萃取技術(shù)充分結(jié)合分離和光度法，從實驗操作上比較，交換萃取方法也較為方便，尤其是在測定大量金屬的微量元素含量方面有獨特的技術(shù)優(yōu)勢。比如，銅試劑鉛能夠交換萃取銅。不同的萃取技術(shù)方法有相對的技術(shù)優(yōu)勢和不足，在進行重有色金屬分離中，注意分類應(yīng)用。

5 結(jié)語

重有色金屬在化學(xué)分析中的化學(xué)分離問題很多，主要是處理好技術(shù)方法的應(yīng)用與具體分離對象的問題，化學(xué)分析中的重有色金屬化學(xué)分離技術(shù)隨著科技的進步不斷創(chuàng)新，化學(xué)方法及其技術(shù)的應(yīng)用對探索世界奧秘，揭示物質(zhì)組成的結(jié)構(gòu)規(guī)律及發(fā)展趨勢，了解重有色金屬物質(zhì)用于生產(chǎn)生活的開發(fā)潛力都有很重要的作用，需要科研院所、企業(yè)和相關(guān)機構(gòu)，重視重有色金屬化學(xué)分析中化學(xué)分離問題的研究探討。