基于重量法的貴金屬合金電鍍廢水中硫酸根離子的測定

摘要：貴金屬合金電鍍廢水中硫酸根離子的準(zhǔn)確測定具有重要意義。研究建立了一種基于重量法的貴金屬合金電鍍廢水中硫酸根離子的分析方法，通過一系列條件優(yōu)化實驗，確定了以鹽酸羥銨作為去除干擾的試劑，以及鹽酸羥銨用量、氯化鋇用量、取樣量等。在最佳條件下，本方法加標(biāo)回收率為99.33 %～101.07 %，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.27 %～3.42 %，加標(biāo)回收率和精密度滿足分析測試需求。

關(guān)鍵詞：重量法；電鍍廢水；硫酸根離子；干擾去除；取樣量

中圖分類號：TD926.3""""""""""文章編號：1001-1277（2024）08-0117-04

文獻標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20240819

引"言

電鍍工藝近些年來發(fā)展極為迅速，應(yīng)用領(lǐng)域也十分廣泛［1］。例如：在金屬表面電鍍一層耐腐蝕材料用于防腐；在眼鏡、皮帶、手表等日用品表面鍍金、銀用于裝飾；在普通材料表面電鍍一層其他材料用于改變材料性能等。隨著電鍍工藝的發(fā)展，其所帶來的環(huán)境污染也是不能忽視的［2］。電鍍中鍍件漂洗、廢槽清洗、設(shè)備冷卻、首飾沖洗、缸廢液處理等過程會產(chǎn)生大量廢水，這些廢水成分較為復(fù)雜，一旦處理不好，會嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境，危害人類健康［3-4］。

電鍍過程產(chǎn)生的電鍍廢水中含有大量的硫酸鹽，若不加以處理直接排放，一是會造成水資源浪費；二是會嚴(yán)重污染環(huán)境。因此，準(zhǔn)確測定電鍍廢水中的硫酸根離子非常重要。目前，對于硫酸根離子的分析方法主要有濁度法、原子吸收光譜法、ICP光譜法、分光光度法、容量法及重量法等［5-10］。重量法具有檢測成本低、檢測速度快、操作簡單、準(zhǔn)確度高、測量范圍廣等優(yōu)點，尤其對于較高濃度硫酸根離子的檢測，具有良好的適用性。本文采用重量法測定貴金屬合金電鍍廢水中的硫酸根離子，并優(yōu)化了實驗條件。本方法已申請國家標(biāo)準(zhǔn)并獲批［11］，將于2024年10月1日正式實施。

1"實驗部分

1.1"設(shè)備與試劑

微量天平：XA-105型梅特勒-托利多，感量0.01 mg。

馬弗爐：龍口市電爐制造廠，≤1 350 ℃，可調(diào)。

恒溫水浴鍋：上海力辰邦西儀器科技有限公司，允許誤差±1 ℃。

鹽酸羥銨，鹽酸，氨水，無水乙醇，氯化鋇，硝酸銀，均為分析純。

1.2"廢水來源

黃金首飾電鍍、鐘表電鍍（黃金）、眼鏡電鍍（黃金）、服飾配件電鍍（黃金）廢水，以及加工過程中產(chǎn)生的廢水，如鍍件漂洗水，廢槽清洗液，設(shè)備冷卻水，沖洗首飾、地面水等混合水，統(tǒng)稱為貴金屬合金電鍍廢水。

1.3"實驗步驟

1）移取適量貴金屬合金電鍍廢水于250 mL燒杯中，加水至150 mL。加入0.5 g鹽酸羥銨，使用鹽酸或氨水調(diào)節(jié)pH值至3.1～4.4，加入35 mL無水乙醇，用玻璃棒攪拌均勻。

2）將燒杯置于加熱板上加熱至近沸，取下，過濾沉淀。在不斷攪拌下快速加入過量10 %氯化鋇溶液，之后加入少量定量紙漿，在水浴鍋中于60 ℃～70 ℃保溫2 h，冷卻至室溫。

3）用慢速定量濾紙過濾，用熱稀鹽酸（1+99）洗滌燒杯和沉淀數(shù)次，再用熱水洗滌濾紙和沉淀至無氯離子為止（用硝酸銀溶液檢查）。

4）將沉淀連同濾紙轉(zhuǎn)移至已烘干至恒質(zhì)量的瓷坩堝中，先低溫灰化，再于800 ℃灼燒30 min。取出瓷坩堝放置于干燥器中，冷卻至室溫，稱量。

2"結(jié)果與討論

2.1"取樣量

前期探索實驗過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)最終得到的恒質(zhì)量固體量較少時，測定結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差較大，準(zhǔn)確度較差。為提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度，減少天平稱量及實驗操作過程中帶來的系統(tǒng)誤差，實驗考察了貴金屬合金電鍍廢水取樣量對測定結(jié)果的影響，如表1所示。

由表1可知：當(dāng)最終得到的恒質(zhì)量固體理論值小于0.05 g時，實驗過程中樣品轉(zhuǎn)移及清洗等操作對測定結(jié)果影響較大；當(dāng)最終得到的恒質(zhì)量固體理論值大于0.5 g時，在灼燒過程中，較多的硫酸鋇粘在濾紙上，增加了灼燒時間。綜合考慮，所取樣品中硫酸根離子量宜控制在0.05～0.5 g。實驗開始前，先取適量待測樣品，緩慢滴加氯化鋇溶液至不再產(chǎn)生沉淀。根據(jù)加入的氯化鋇溶液含量，預(yù)測定硫酸根離子含量，再選擇合適的取樣體積。

2024年第8期/第45卷""安環(huán)與分析安環(huán)與分析""黃"金

2.2"干擾元素去除

貴金屬合金電鍍廢水中通常含有大量的銀、鐵、銅等干擾元素，易導(dǎo)致測定結(jié)果偏高。移取自配制試料10 mL（硫酸根離子質(zhì)量濃度為30 g/L），分別選用酒石酸、草酸、檸檬酸、鹽酸羥銨去除干擾。每個實驗平行測定6次，測定結(jié)果如表2所示。

由表2可知：酒石酸、草酸、檸檬酸、鹽酸羥銨均有去除干擾元素的作用，但相比較而言，鹽酸羥銨的去除效果最佳。故選用鹽酸羥銨作為本方法的干擾元素去除試劑。

2.3"鹽酸羥銨用量

移取自配制溶液10 mL（硫酸根離子質(zhì)量濃度為30 g/L），鹽酸羥銨用量分別為0.2 g、0.3 g、0.4 g、0.5 g、0.6 g、0.7 g、0.8 g、0.9 g、1.0 g、1.5 g。每個實驗平行測定6次，結(jié)果如表3所示。

貴金屬合金電鍍廢水中含有大量的鐵、銅等干擾元素，鹽酸羥銨加入量不足時，干擾元素去除不完全，最終生成的沉淀中含有較多干擾元素，導(dǎo)致測定結(jié)果偏高。由表3可知：當(dāng)鹽酸羥銨加入量≥0.5 g時，測定結(jié)果平均值及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均滿足分析方法要求。本著節(jié)約試劑的原則，鹽酸羥銨用量選擇0.5 g。

2.4"氯化鋇用量

移取自配制溶液10 mL（硫酸根離子質(zhì)量濃度為30 g/L），緩慢向溶液中加入氯化鋇溶液至不再產(chǎn)生沉淀時，再分別加入已加入氯化鋇溶液用量5 %、10 %、15 %、20 %、25 %、30 %的氯化鋇溶液。每個實驗平行測定6次，結(jié)果如表4所示。

由表4可知：氯化鋇用量對測定結(jié)果影響不大。

但是，在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，加入氯化鋇生成沉淀的現(xiàn)象不是很明顯，較難確定反應(yīng)終點。結(jié)合實踐經(jīng)驗及本著節(jié)約試劑的原則，無白色沉淀后再加入已加入氯化鋇溶液用量10 %的氯化鋇溶液。

2.5"加標(biāo)回收率實驗

分別移取硫酸根離子質(zhì)量濃度為5 g/L、20 g/L、50 g/L的自配制溶液10 mL，向其中分別加入不同量的硫酸鹽溶液，按照已確定的方法進行實驗，結(jié)果如表5所示。

由表5可知，本方法加標(biāo)回收率為99.33 %～101.07 %，加標(biāo)回收率結(jié)果良好，可以滿足檢測需求。

2.6"方法的精密度

按照本實驗方法對6種不同質(zhì)量濃度的貴金屬合金電鍍廢水中硫酸根離子分別進行6次平行測定，結(jié)果如表6所示。

由表6可知，本方法測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.27 %～3.42 %，方法的精密度滿足檢測要求。

3"結(jié)"語

研究建立了一種貴金屬合金電鍍廢水中硫酸根離子含量的分析方法，該方法申請的標(biāo)準(zhǔn)已于2024年3月15日發(fā)布，10月1日正式實施。本方法所取樣品中硫酸根離子量宜控制在0.05～0.5 g；選擇鹽酸羥銨作為去除干擾元素的試劑，用量為0.5 g；氯化鋇用量為已加入氯化鋇溶液用量的10 %。本方法的準(zhǔn)確度及精密度良好，可用于貴金屬合金電鍍廢水中硫酸根離子含量的測定。

［參 考 文 獻］

［1］"賴柳鋒.淺談電鍍工藝的發(fā)展［J］.當(dāng)代化工研究，2017（5）：101-102.

［2］"徐劍瑛，丁志超，王兵強，等.無氰電鍍雷酸金清洗廢水回收金試驗研究［J］.黃金，2022，43（3）：91-93.

［3］"王建軍，莊宇凱，徐劍瑛，等.電感耦合等離子體光譜法測定貴金屬合金電鍍廢水中貴金屬［J］.黃金，2023，44（10）：106-108.

［4］"楊欣.電鍍工藝環(huán)境影響評價污染防治對策［J］.江西化工，2018（2）：49-50.

［5］"皮文翰.水中硫酸根檢測方法研究［J］.中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2021，41（3）：50-52.

［6］"黃嘉亮.鉻酸鋇分光光度法和間接原子吸收法測定水中硫酸鹽的比較［J］.北方環(huán)境，2011，23（9）：194-195.

［7］"劉冰冰，劉佳，賈娜，等.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定地下水及生活飲用水中硫酸根的含量［J］.理化檢驗（化學(xué)分冊），2022，58（11）：1 260-1 264.

［8］"詹文毅，江國慶，姜國民，等.紫外分光光度法直接測定常量硫酸根［J］.理化檢驗（化學(xué)分冊），2016，52（2）：159-162.

［9］"中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.城鎮(zhèn)污水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法：CJ/T 51—2018［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2018.

［10］"生態(tài)環(huán)境部.環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則：HJ 168—2020［S］.北京：中國環(huán)境出版社，2020.

［11］"國家市場監(jiān)督管理總局，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.貴金屬合金電鍍廢水化學(xué)分析方法"第3部分：硫酸鹽含量的測定"硫酸鋇重量法：GB/T 43753.3—2024［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2024.

Determination of sulfate ions in precious metal alloy electroplating

wastewater using gravimetric method

Zhao Luguo1，Li Shangyuan1，Xu Jianying1，2，Wang Shaojuan1，2，Cao Quanping1，2，Ding Zhichao1

（1.Shandong Zhaojin Gold ＆ Silver Refinery Co.，Ltd.;

2.ZHN Precious Metals Testing Co.，Ltd.）

Abstract：The accurate determination of sulfate ions in precious metal alloy electroplating wastewater is of great significance.This study establishes a gravimetric method for analyzing sulfate ions in precious metal alloy electroplating wastewater.Through a series of condition optimization experiments，ammonium hydroxide hydrochloride was identified as the reagent for interference removal，along with the optimal amounts of ammonium hydroxide hydrochloride，barium chloride，and sample volume.Under optimal conditions，the spiked sample recovery rate of this method is 99.33 %-101.07 %，with a relative standard deviation of 0.27 %-3.42 % for the determination results.The spiked sample recovery rate and precision meet the requirements for analytical testing.

Keywords：gravimetric method;electroplating wastewater;sulfate ions;interference elimination;sampling volume