鎳鐵合金鍍液中鎳含量的快速光度法分析

許潔娜*，郭崇武

（廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460）

【分析測(cè)試】

鎳鐵合金鍍液中鎳含量的快速光度法分析

許潔娜*，郭崇武

（廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460）

制定了快速分析鎳鐵合金鍍液中鎳含量的方法。在堿性條件下，三異丙醇胺與鎳離子生成穩(wěn)定的黃綠色配合物，用于光度法測(cè)定鎳的含量。鍍液中的亞鐵離子與抗壞血酸生成接近無色的配合物，且抗壞血酸不參與三異丙醇胺與鎳離子的顯色反應(yīng)，因此不干擾鎳的測(cè)定。鍍液中的葡萄糖酸鈉對(duì)鎳的測(cè)定略有影響，但就鍍液日常維護(hù)而言可以忽略不計(jì)。在測(cè)定條件下，鋅和鋁雜質(zhì)與三異丙醇胺生成無色配合物，對(duì)測(cè)定鎳無影響。以水作參比液，在波長(zhǎng)420 nm處測(cè)定試液的吸光度，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)平均偏差為0.63%，回收率為98.2% ～ 100.2%。

鎳鐵合金鍍液；鎳含量；三異丙醇胺；分光光度法；測(cè)定

鎳鐵合金鍍液中一般包含硫酸鎳、氯化鎳、硫酸亞鐵、硼酸、葡萄糖酸鈉、抗壞血酸、光亮劑等成分[1-2]。對(duì)鍍液中鎳含量的分析目前采用沉淀分離?EDTA容量法[3]：在氨性溶液中加入過氧化氫，加熱煮沸破壞配位劑并將亞鐵離子氧化成鐵離子，過濾分離沉淀物，然后以紫脲酸銨作指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定鎳。該法耗時(shí)較長(zhǎng)，且容易產(chǎn)生分析誤差。筆者之一曾對(duì)鎳的分析方法做過改進(jìn)，以三乙醇胺掩蔽鎳鐵合金鍍液中的鐵離子，再用EDTA直接滴定鎳[4]。為了進(jìn)一步完善鍍液分析技術(shù)，本文參考有關(guān)文獻(xiàn)[5]，以三異丙醇胺作顯色劑，制定了鎳含量的快速光度分析方法。

1 分析方法

1. 1 原理

在堿性溶液中三異丙醇胺與鎳離子生成穩(wěn)定的黃綠色配合物，在波長(zhǎng)420 nm處有最大吸收峰。利用這一特性以光度法測(cè)定鎳鐵合金鍍液中的鎳含量。鍍液中的亞鐵離子與抗壞血酸生成接近無色的配合物，且抗壞血酸在測(cè)定條件下不影響三異丙醇胺與鎳離子的顯色反應(yīng)，對(duì)鎳的測(cè)定無干擾。鍍液中的葡萄糖酸鈉對(duì)顯色反應(yīng)略有影響，但可以忽略不計(jì)。鍍液中的鋅、鋁、鈣和鎂雜質(zhì)對(duì)測(cè)定均無影響。

1. 2 試劑

(1) 三異丙醇胺溶液：100 g/L三異丙醇胺水溶液。

(2) 氫氧化鈉溶液：100 g/L氫氧化鈉水溶液。

(3) 鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取分析純六水合硫酸鎳4.477 g溶于1 000 mL容量瓶中，加濃硫酸1 mL，加水稀釋至刻度，搖勻，此標(biāo)準(zhǔn)溶液中含鎳1.00 g/L。

1. 3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

吸取鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液0、1、2、3和4 mL于5只50 mL容量瓶中，加三異丙醇胺溶液10 mL、氫氧化鈉溶液10 mL，加水稀釋至刻度，搖勻。用3 cm比色皿，以水作參比液，在波長(zhǎng)420 nm處測(cè)定，所得吸光度相對(duì)于鍍液中鎳的質(zhì)量濃度計(jì)算如下：

式中ρ(Ni)表示鍍液中鎳的質(zhì)量濃度(g/L)，c為鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液中鎳的質(zhì)量濃度(g/L)，V為吸取鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積(mL)，V0為分析鍍液時(shí)吸取試樣的體積(本法吸取0.05 mL)。以鍍液中鎳的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1. 4 測(cè)定

吸取鎳鐵合金鍍液1 mL于100 mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻，吸取稀釋液5 mL于50 mL容量瓶中，加三異丙醇胺溶液10 mL、氫氧化鈉溶液10 mL，加水稀釋至刻度，搖勻。用3 cm比色皿，以水作參比液，在波長(zhǎng)420 nm處測(cè)定試液的吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得鍍液中鎳的質(zhì)量濃度。

2 討論

2. 1 亞鐵離子對(duì)測(cè)定的影響

用移液管向50 mL容量瓶中加20 g/L的七水合硫酸亞鐵溶液0.05 mL、30 g/L的抗壞血酸溶液0.05 mL，然后加三異丙醇胺溶液10 mL、氫氧化鈉溶液10 mL，以水稀釋至刻度，搖勻后測(cè)得試液的吸光度為零。硫酸亞鐵與抗壞血酸生成接近無色的配合物，對(duì)鎳的測(cè)定無干擾。

2. 2 抗壞血酸對(duì)測(cè)定的影響

分別吸取12.0 g/L的六水合硫酸鎳溶液1 mL于兩只50 mL容量瓶中，用移液管向一只容量瓶中加30 g/L的抗壞血酸溶液0.05 mL，另一只中不加，然后分別加三異丙醇胺溶液10 mL、氫氧化鈉溶液10 mL，以水稀釋至刻度，搖勻后測(cè)得吸光度均為0.157?？梢娫囈褐猩倭康目箟难岵粎⑴c鎳的顯色反應(yīng)，對(duì)測(cè)定無干擾。

2. 3 葡萄糖酸鈉對(duì)測(cè)定的影響

吸取12.0 g/L的六水合硫酸鎳溶液1 mL于50 mL容量瓶中，加40 g/L的葡萄糖酸鈉溶液0.05 mL、三異丙醇胺溶液10 mL、氫氧化鈉溶液10 mL，加水稀釋至刻度，搖勻后測(cè)得吸光度為0.155?？梢婂円褐械钠咸烟妓徕c對(duì)鎳的測(cè)定略有影響，使測(cè)定結(jié)果偏低1.27%。由于誤差較小，對(duì)鍍液監(jiān)控而言是可以接受的。

2. 4 雜質(zhì)對(duì)測(cè)定的影響

鎳鐵合金鍍液主要直接用于電鍍鋼鐵零部件和鋅鋁合金壓鑄件，鍍槽中一般含有鋅雜質(zhì)和鋁雜質(zhì)。在測(cè)定條件下，鋅和鋁雜質(zhì)與三異丙醇胺生成無色配合物，不影響鎳的測(cè)定。鍍液中的鈣和鎂雜質(zhì)與葡萄糖酸鈉生成配合物，在測(cè)定條件下不能生成碳酸鈣和碳酸鎂沉淀物，對(duì)測(cè)定鎳也沒有影響。

2. 5 吸取試樣量的確定

在測(cè)定條件下，葡萄糖酸鈉也能配合少量的鎳離子，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏低。隨著吸取試樣量的增加，分析誤差增大。試驗(yàn)表明，吸取試樣量增加4倍，測(cè)定誤差也增大4倍。因此，本法將吸取試樣量降至0.05 mL，并使用3 cm比色皿。測(cè)定試樣時(shí)吸光度范圍是0.140 ～ 0.170。

2. 6 試液的穩(wěn)定性

試液的吸光度在1 h內(nèi)保持穩(wěn)定，滿足光度法的測(cè)定要求。

2. 7 精密度和回收率

用分析純?cè)噭┡渲奇囪F合金鍍液：六水合硫酸鎳230.0 g/L，六水合氯化鎳18.0 g/L，七水合硫酸亞鐵15 g/L，硼酸25 g/L，葡萄糖酸鈉35 g/L，抗壞血酸25 g/L。鍍液中的硫酸鎳和氯化鎳換算成鎳的總質(zhì)量濃度為55.8 g/L。再向鍍液中分別加六水合硫酸鋅和十八水合硫酸鋁1 g/L。用本法平行測(cè)定6次，所得ρ(Ni)分別為55.9、55.5、55.2、55.5、54.8和54.8 g/L，平均值為55.3 g/L，相對(duì)平均偏差為0.63%，回收率為98.2% ～ 100.2%。

3 結(jié)論

以三異丙醇胺作顯色劑，用光度法測(cè)定鎳鐵合金鍍液中的鎳含量，方法簡(jiǎn)單、快速而準(zhǔn)確，解決了傳統(tǒng)方法耗時(shí)過長(zhǎng)的問題。

[1] 鞍山鋼鐵公司, 鞍鋼機(jī)械制造公司西部機(jī)械廠. 板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器銅板上電鍍鎳–鐵合金的方法: 94112407.X [P]. 1995–04–19.

[2] 張穎. 一種用于結(jié)晶器銅板的電鍍鎳鐵合金層的鍍液: 201511015902.3 [P]. 2016–04–06.

[3] 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: 243-244.

[4] 郭崇武. 鎳–鐵合金鍍液中硫酸鎳分析方法的改進(jìn)[J]. 電鍍與精飾, 2010, 32 (7): 42-43.

[5] 郭歆欣. 銅–鎳合金鍍液中銅和鎳的快速光度法分析[J]. 電鍍與精飾, 2014, 36 (2): 36-39.

[ 編輯：溫靖邦 ]

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Rapid analysis of nickel content in nickel–iron alloy electroplating bath by spectrophotometry

XU Jie-na*,

GUO Chong-wu

A method for rapid analysis of nickel content in a Ni–Fe alloy electroplating bath was established. Triisopropanolamine reacts with nickel ion in alkaline condition, forming a stable yellowish green complex which is used to determine the nickel content by spectrophotometry. Ferrous ions in the electroplating bath react with ascorbic acid, forming almost colorless complexes, and ascorbic acid does not take part in the chromogenic reaction of triisopropanolamine with nickel ions, having no interference to the spectrophotometric determination of nickel. The effect of sodium gluconate in the electroplating bath on the nickel determination does exist, but is negligible for routine bath maintenance. Zn and Al impurities are coordinated by triisopropanolamine, forming colorless complexes under the conditions of determination, having no effect on the nickel determination. The absorbance of test solution is determined at a wavelength of 420 nm with water as a reference. The method has a relative average deviation of 0.63% and a recovery ranging from 98.2% to 100.2%.

nickel–iron alloy electroplating bath; nickel content; triisopropanolamine; spectrophotometry; determination

TQ153.2; O655.25

A

1004 – 227X (2017) 07 – 0374 – 03

10.19289/j.1004-227x.2017.07.009

2017–01–21

2017–03–28

許潔娜（1980–），女，香港人，本科學(xué)歷，研發(fā)工程師，從事電鍍工藝研發(fā)工作。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) Ella.hui@ultra-union.com。

First-author’s address:Guangzhou Ultra Union Chemicals Ltd., Guangzhou 510460, China