磷酸－重鉻酸鉀分光光度法測定氧化鋅酸性浸出液中的錳量

周麗砂

（湖南株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司，湖南株洲 412004）

磷酸－重鉻酸鉀分光光度法測定氧化鋅酸性浸出液中的錳量

周麗砂

（湖南株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司，湖南株洲 412004）

建立了分光光度法測定氧化鋅酸性浸出液中錳量的新方法。試樣在硫酸介質(zhì)中用雙氧水將二價(jià)鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子，消除了亞鐵離子的干擾，使重鉻酸鉀能在8～10 mol／L磷酸溶液中，室溫下將Mn（Ⅱ）迅速定量地氧化為Mn（Ⅲ），形成紫紅色的錳（Ⅲ）－磷酸絡(luò)和物，于分光光度計(jì)波長550 nm處測量其吸光度。樣品測定具有較好的精密度，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.52%～3.81%，加標(biāo)回收率為96.5%～104.6%。適合測定的范圍為1.00～12.00 mg／mL。

錳；氧化鋅酸性浸出液；分光光度法

氧化鋅酸性浸出液是鋅浸出工藝過程中所生產(chǎn)出的中間物料，其成分復(fù)雜，主要含有鋅、鐵、鉛、錳、銅、鎘、銦等元素，其中錳含量在1.00～6.00 mg／mL。目前鋅浸出液中錳量的測定主要采用的是《硫酸亞鐵銨容量法測定錳量》，該方法雖然準(zhǔn)確，但在操作過程中，對酸度的控制和用過硫酸銨氧化二價(jià)錳為七價(jià)錳時煮沸的時間要求很嚴(yán)格，控制不好，對結(jié)果影響較大，操作繁瑣，需時較長，而采用原子吸收光譜儀測定錳，靈敏度高，誤差大，且氧化鋅酸性浸出液中鋅基較高，容易污染儀器。本實(shí)驗(yàn)提出了將二價(jià)鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子，以消除亞鐵離子的干擾，在8～10 mol／L磷酸溶液中，重鉻酸鉀將Mn（Ⅱ）迅速定量地氧化為Mn（Ⅲ），形成紫紅色的錳（Ⅲ）－磷酸絡(luò)和物，于分光光度計(jì)波長550 nm處測量其吸光度。方法簡便快速，結(jié)果準(zhǔn)確。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑

硫酸（5＋95）、硫酸（1＋1）、30%雙氧水磷酸、重鉻酸鉀（5 g／L）。

磷酸－重鉻酸鉀混合液：磷酸與重鉻酸鉀（5 g／L）按3＋1比例混勻。

硫酸亞鐵溶液（30 mg／mL）：稱取149.35 g硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）于300 mL燒杯中，加入100 mL硫酸（1＋1）和100 mL水，溶解完全后移入1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

硫酸鋅溶液（100 mg／mL）：稱取439.80 g硫酸鋅（ZnSO4·7H2O）于1 000 mL燒杯中，加入100 mL硫酸（1＋1）和800 mL水，溶解完全后移入1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

錳標(biāo)準(zhǔn)溶液A（1 mg／mL）：稱取3.107 g分析純一水硫酸錳（99%以上MnSO4·H2O）于200 mL燒杯中，加入40 mL水和10 mL硫酸（1＋1）溶解完全后，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

錳標(biāo)準(zhǔn)溶液B（3 mg／mL）：稱取9.322 g分析純一水硫酸錳（99%以上MnSO4·H2O）于200 mL燒杯中，加入40 mL水和10 mL硫酸（1＋1）溶解完全后，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

所有試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)室用水為二級水。

1.2 儀器

UV－2000型紫外可見分光光度計(jì)（上海儀器有限公司生產(chǎn)）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 試樣

所送試樣量在200 mL以上，試樣中不含懸浮物。送達(dá)分析室后應(yīng)立即過濾，確保溶液清亮。

1.3.2 測定

移取1.00 mL試液于100 mL燒杯中，加2 mL硫酸（5＋95），2 mL雙氧水，放置電熱板上低溫處蒸發(fā)體積至2 mL左右，取下，冷卻。將試液移入25 mL比色管中，加20 mL磷酸－重鉻酸鉀混合液，水稀至刻度，搖勻，放置10～20 min。取部分試液于比色皿中，以試劑空白作參比，于分光光度計(jì)波長550 nm處，測量其吸光度A。

1.4 工作曲線的繪制

分別移取錳標(biāo)準(zhǔn)溶液A／mL：0.00、1.00、2.00和錳標(biāo)準(zhǔn)溶液B／mL：1.00、2.00、3.00、4.00，于一系列25 mL比色管中，加入20 mL磷酸－重鉻酸鉀混合液.水稀至刻度，搖勻。以隨同試劑空白作參比，于分光光度計(jì)波長550 nm處，測量其吸光度。以錳標(biāo)準(zhǔn)含量為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制工作曲線，如圖1所示。

圖1 工作曲線的繪制

2 結(jié)果與討論

2.1 光譜吸收曲線

Mn（Ⅲ））－磷酸紫色絡(luò)合物在550 nm波長處有最大的吸收峰，且干擾最小，本實(shí)驗(yàn)選擇550 nm為測量波長。

2.2 磷酸－重鉻酸鉀混合液的用量

錳（Ⅲ）－磷酸紫色絡(luò)合物在8～10 mol／L磷酸中有最大穩(wěn)定的吸光度，本實(shí)驗(yàn)選擇磷酸的用量為9 mol／L（即15 mL磷酸），重鉻酸鉀的用量直接關(guān)系到能否將Mn（Ⅱ）定量地氧化為Mn（Ⅲ）形成紫紅色的錳（Ⅲ）－磷酸絡(luò)和物。通過實(shí)驗(yàn)，5 mL重鉻酸鉀（5 g／L）足可以氧化12 mg以下的錳量。本實(shí)驗(yàn)選擇磷酸－重鉻酸鉀混合液20 mL。

2.3 絡(luò)合物的顯色時間和穩(wěn)定時間

將試液稀釋至刻度，充分搖勻，放置10～20 min即可比色，穩(wěn)定時間在24 h以上。

2.4 干擾元素的影響及消除

氧化鋅酸性浸出液含有的共存元素有：鋅（50～100 mg／mL），硫酸（80～120 mg／mL），全鐵（10～40 mg／mL），亞鐵離子（5.0～30 mg／mL），錳（1～6 mg／mL），鎂（1～6 mg／mL），銅（0.5～3 mg／mL），鎘（1～3 mg／mL），砷（0.5～2.5 mg／mL），銻（0.1～0.4 mg／mL），鉛（0.01～0.50 mg／mL），鍺（0.01～0.04 mg／mL），鈷（0.01～0.04 mg／mL），鎳（0.005～0.05 mg／mL），銦（0.4～1 mg／mL），二氧化硅（0.0 5～0.25 mg／mL）。依據(jù)文獻(xiàn)［1］鋅（100 mg／mL），鎂（6 mg／mL），二氧化硅（0.25 mg／mL）不干擾錳的測定。

2.4.1 亞鐵離子的影響及消除

氧化鋅酸性浸出液中含亞鐵離子較高，由于其還原能力強(qiáng)，嚴(yán)重阻擾了重鉻酸鉀定量氧化Mn（Ⅱ）為Mn（Ⅲ）。為了消除亞鐵離子的干擾，實(shí)驗(yàn)采用了在硫酸介質(zhì)中加雙氧水，低溫處加熱，使亞鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子，消除干擾。

試驗(yàn)方法：將100 mg鋅，3.00mg錳，30mg亞鐵離子（模擬氧化鋅酸性浸出液），于一系列100 mL燒杯中，加入不同體積的硫酸（5＋95）和雙氧水（30%），按試驗(yàn)方法測定錳量，結(jié)果見表1。

表1 硫酸和雙氧水加入量實(shí)驗(yàn) mg

實(shí)驗(yàn)表明，加入0.50～4.00 mL的硫酸和1.00～4.00mL的雙氧水能夠完全消除亞鐵離子的干擾，測定的錳結(jié)果穩(wěn)定，因此，本實(shí)驗(yàn)選擇硫酸加入量為2.00 mL，雙氧水加入量為2.00 mL。

2.4.2 氧化干擾元素的時間和溫度

將試液放在電熱板低溫處加熱，待氣泡消失，溶液平靜后，保留體積2 mL左右，取下冷卻，此時，亞鐵離子已經(jīng)被氧化成三價(jià)鐵離子，過量的雙氧水也被驅(qū)趕干凈。在此過程中，一定要注意防止試液蒸干，使結(jié)果偏低。

2.4.3 其它共存元素干擾實(shí)驗(yàn)

從前面（2.4.1）實(shí)驗(yàn)可知，0.50～4 mL硫酸（5＋95）（相當(dāng)于45～360 mg）不干擾測定，而氧化鋅酸性浸出液中的硫酸含量為80～120 mg，因此試液本身的硫酸含量不會影響測定。其它元素可能干擾測定，現(xiàn)考察干擾元素的最大影響量，實(shí)驗(yàn)方法：取3.00 mg錳，100 mg鋅，30 mg亞鐵離子（模擬氧化鋅酸性浸出液），于一系列25 mL比色管中，分別加入其它共存元素，按試驗(yàn)方法測定錳，結(jié)果見表2。

表2 共存元素的干擾試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2數(shù)據(jù)表明，共存元素在上述濃度下對錳的測定沒有干擾。

2.5 精密度實(shí)驗(yàn)

選取5個實(shí)驗(yàn)樣品，按樣品分析步驟，每個樣品重復(fù)分析5次，結(jié)果見表3。

表3 方法的精密度考核 %

從表3數(shù)據(jù)可以看出，錳的測定相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.52%～3.81%，滿足分析要求。

2.6 方法加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

為了考察方法的準(zhǔn)確度，分別在5個實(shí)驗(yàn)樣品中加入不同量的錳，按樣品分析步驟進(jìn)行測定，結(jié)果見表4。

通過實(shí)驗(yàn)測得錳的加標(biāo)回收率達(dá)到96.5%～104.6%，完全能夠滿足氧化鋅酸性浸出液中錳量的測定。

2.7 方法對比

用分光光度法與硫酸亞鐵銨容量法分別測定1＃、2＃、3＃、4＃、5＃氧化鋅酸性浸出液中錳量測定結(jié)果見表5。

表4 加標(biāo)回收率

表5 分光光度法與硫酸亞鐵銨容量法結(jié)果對比mg

表5結(jié)果表明，兩種方法結(jié)果吻合。

3 結(jié) 語

實(shí)驗(yàn)通過條件選擇，采用精密度、加標(biāo)回收率和方法結(jié)果對比考察方法的重現(xiàn)性和準(zhǔn)確性。錳的測定結(jié)果精密度相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（n＝5）在2.52%～3.81%，加標(biāo)回收率在96.5%～104.6%，偏差在－0.16～＋0.03，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用磷酸－重鉻酸鉀分光光度法測定氧化鋅酸性浸出液中錳量的方法，具有成本低、方法簡捷易于掌握、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)。

［1］ Q／ZY09.02.47.25－2011.鋅濕法冶煉溶液化學(xué)分析方法：磷酸－重鉻酸鉀分光光度法測定錳量［S］.

［2］ 李秀艷.錳（Ⅲ）—磷酸分光光度法測定電解液中錳量［J］.有色礦冶，2010，26（2）：60－61.

Determ ination of M anganese Content in Acid Leaching Solution of Zinc Oxide by Phosphate-potassium Dichromate Spectrophotometry

ZHOU Li-sha
（Zhuzhou Smelter Group Co.，Ltd，Zhuzhou 412004，China）

manganese；acid leaching solution of zinc oxide；spectrophotometry

O657.3

：A

：1003－5540（2014）05－0074－04

2014－08－06

周麗砂（1966－），女，技師，主要從事化學(xué)分析工作。

Abstract：The new method of confirm determination ofmanganese content in the acid leaching solution of zinc oxide by spectrophotometry is established.The sample in sulfuric acid solution is oxidized by hydrogen peroxide from ferrous ion to ferric ion.It can eliminate the ferrous ion interference andmake potassium dichromate quickly and quantitatively oxidize Mn（II）into Mn（III）in 8～10 mol／L phosphoric acid at room temperature，form prunosus Mn（III）-phosphoric acid complex，measure the absorbancy at the 550 nm wave length of spectrophotometer.This samplemeasurement is of good accuracy，the relative standard devitation is from 2.05%to 3.81%.The recovery rate is from 96.5%to 104.6%.The appropriate determination range is from 1.00 mg／mL to 12.00 mg／mL.