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双波长分光光度法同时测定电镀液中铜和铁

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-13  浏览次数:708

唐祝兴,王昊

(沈阳理工大学环境与化学工程学院,辽宁沈阳110159)

摘要:建立了双波长分光光度法同时测定电镀液中铁和铜含量的分析方法。以2-(5-溴-2-吡啶偶氮)-5-二乙氨基酚为显色剂,Triton X-100(OP)为增溶剂测定铜和铁的含量。通过试验确定了最佳实验条件。本法具有较高的灵敏度、较低的检出限和较好的选择性,铁的回收率为97.18%~101.53%,铜的回收率为95.32%~105.02%。

关键词:分光光度法;铜;铁;2-(5-溴-2-吡啶偶氮)-5-二乙氨基酚;电镀液

中图分类号:O657.31文献标识码:B

文章编号:1001-3849(2011)01-0038-04

引言

镀液中含有铜杂质对镀铬镀锌镀镍及镀银等工艺均有影响[1]。铁离子是镀液中最常见的杂质,对各种镀液的性能都有不良影响。铁杂质的测定可以为排除电镀故障提供重要依据[2]。电镀液中铜和铁的允许含量随镀种不同而异。例如,镀镍液中的铜和铁的允许范围为几十mg/L,而镀铬液中的铁和铜的允许范围可达到几g/L以内[3]。电镀液中铁杂质的分析一般采用络合滴定法或氧化还原法[4]。铜杂质的分析一般采用分光光度法[1]、电化学分析法[5]及原子吸收法[6]。目前同时测定铜杂质和铁杂质的方法只有原子吸收法[6],但是原子吸收法的实验费用较高,本文采用双波长分光光度法同时测定了电镀液中的铜和铁的含量,取得了良好的实验结果。

1·实验部分

1.1仪器与工作条件

756P型紫外-可见光分光光度计(上海光谱仪器制造有限公司);PHS-3C型酸度计(上海第二分析仪器厂);HH-8型数显恒温水浴锅(常州国华电器有限公司)。

1.2试剂

0.2g/L 2-(5-溴-2-吡啶偶氮)-5-二乙氨基酚(5-Br-PADAP);10%聚乙醇辛基苯基醚(OP)乙醇溶液;40g/L硫脲溶液;500mg/L二价铜离子储备液;10mg/L铜离子标准溶液;500mg/L铁离子储备液;10mg/L铁离子标准溶液。

1.3实验方法

1.3.1条件实验

取若干个25mL比色管,移取适量铜或铁标准溶液后,依次加入1.5mL 5-Br-PADAP溶液、1.0mLOP溶液、3.0mL乙醇、每加入一种试剂后振荡摇匀,以蒸馏水定容,放置15min,以试剂空白溶液为参比,用1cm比色皿在557nm波长下测定铜的吸光度,或在592nm波长下测定铁的吸光度。

1.3.2模拟样品分析实验

移取一定量待测定样品于25mL的比色管中,加入硫脲掩蔽干扰离子Cu2+,显色剂1.5mL 5-Br-PADAP溶液,1.0m LOP溶液,3.0mL无水乙醇,用蒸馏水定容,在每次加入溶液之后都要震荡摇匀。用1cm比色皿,试剂空白为参比,在λ=592 nm下测定铁的吸光度。

另取1个25mL比色管,操作同上,只是不加硫脲溶液。以对应空白溶液为参比,用1 cm比色皿在λ=557nm下测定铜和铁的总吸光度。

2·结果与讨论

2.1最大吸收波长的选择

图1是按照条件实验方法测得铜离子和铁离子分别与5-Br-PADAP形成配合物的吸收光谱曲线。由图1可知:铜配合物在λ=557nm处有最大吸收峰,铁配合物在λ=592nm处有最大吸收峰。

选择最大吸收波长为测定波长,即铜测定λ=557nm,铁测定λ=592nm。显色剂在铜测定λ=557nm和铁测定λ=592nm处的吸光度很小,不影响测定结果。

 

 

2.2 OP加入量对铜和铁吸光度的影响

取10个25mL比色管,移取2.0mL铜或铁标准溶液后,加入1.0mL 5-Br-PADAP溶液后,依次加入1.0,2.0,3.0,4.0及5.0mL OP溶液,每加入一种试剂后振荡摇匀,以蒸馏水定容,以试剂空白溶液为参比,用1cm比色皿在557nm波长下测定铜的吸光度,或在592nm波长下测定铁的吸光度,结果见图2。

 

 

由图2实验结果可以看出:OP溶液用量,在1mL时铜、铁配合物的吸光度比较接近,相互之间所带来影响最小,所以OP溶液取1mL时最为合适。2.3 5-Br-PADAP加入量对铜和铁吸光度的影响取10个25mL比色管,移取2.0mL铜或铁标准溶液后,依次加入0.5,1.0,1.5,2.0及2.5mL 5-Br-PADAP溶液,再加入1.0mL OP溶液,每加入一种试剂后振荡摇匀,以蒸馏水定容,以试剂空白溶液为参比,测定铜和铁的吸光度。

由图3可知:铁的配合物和铜的配合物都在1.5mL处有一个峰值。表明此时铜与铁与5-Br-PADAP的配合物的灵敏度最大,因此与V(5-Br-PADAP)为1.5mL。

 

 

2.4显色温度及时间的确定

随着浓度温度的升高,铜和铁配合物溶液的吸光度均增大,35℃后,铜和铁配合物的吸光度开始下降,所以选择35℃为最佳测试温度。按照条件实验方法操作,测定了铜和铁与5-Br-PADAP所形成的配合物吸光度随着时间的变化情况。实验表明在15min后,铜与铁配合物能够形成稳定络合物,且稳定时间不低于60min。

2.5工作曲线

配制不同质量浓度的铜和铁配合物溶液,按上述条件实验方法显色,并按(1)式作工作曲线。

A=0.114 94ρ+0.044 3(1)

R=0.992 1

式中:A为吸光度;ρ为铁离子的质量浓度,mg/L;R为相关系数。

线性范围为:0.5-8.0mg/L。

按(2)式绘制铜的工作曲线:

A=0.080 36ρ+0.040 4(2)

R=0.994 1

线性范围为:0.5-10.0 mg/L。式中:A为吸光度,ρ为铜离子的质量浓度,mg/L;R为相关系数。

2.6分析方案及K系数的测定

取1份样品溶液,加入1.0mL硫脲溶液掩蔽Cu2+,按模拟样品分析实验方法操作,在592nm波长下测定铁配合物的吸光度,由线性回归方程式

(1)铁离子的质量浓度。

另取1份样品溶液,不加入硫脲溶液掩蔽Cu2+,按模拟样品分析实验方法操作,在557nm波长下测定铜和铁的总吸光度A总:A总,557nm=A铜,557nm+A铁,557nm=A铜,557nm+K铁,557nmρ铁即A铜,557nm=A总,557nm-K铁,557nmρ铁(3)将方程式(3)中的K铁,557nm称为K系数。配制一系列铁标准溶液,在557nm波长下测定吸光度,见表1,绘制其吸光度-浓度曲线,其斜率即为K系数,测得K铁,557nm=0.093。

 

 

将ρ铁及K铁,557nm=0.093代入方程式(3)可求得A铜,557nm,再将A铜,557nm代入线性回归方程式(2)求得铜含量。

2.7共存离子干扰的影响

在25mL溶液中含10μg铜及4μg铁的待测液中,测量结果的相对偏差不超过±5%时,共存干扰离子的允许量25mL待测液中的含量如表2。

 

 

从表2可知,本体系用于电镀液测定具有较高的选择性,当铜含量为0.4mg/L、铁含量为0.16mg/L,相对偏差不超过±5%时,可直接测定。对于Ni2+和Cr6+可通过加入掩蔽剂再进行镀液中铜、铁离子直接光度分析。

3·实际样品分析

本实验实际分析测定样品是按照中华人民共和国航空工业标准铜铁测量范围[7]而配制的。

航空电镀液[ρ(Cu2+)≤0.05 g/L;ρ(Fe2+)≤0.05 g/L]。

将所配电镀液稀释50倍后,按模拟分析实验方法进行分析,试剂用量按模拟分析实验所确定的最佳实验条件上进行的。分别计算了铜和铁回收率,具体结果见表3、表4。

 

 

4·结论

本方法实现了对镀液中铜、铁离子含量的同时测定。结果表明:在不进行其它方法分离的情况下,通过加入掩蔽剂可进行镀液中铜、铁离子直接光度分析,该方法操作简便、灵敏度高,具有一定实用价值。

参考文献

[1]戴永盛,裴如俊,戴慧.铜试剂分光光度法测定铜在电镀中的应用-各种电镀液中铜杂质的测定[J].电镀与精饰,2008,30(2):38-39.

[2]冯开文.四种常用镀液中铁杂质的定性定量测定[J].电镀与精饰,2010,32(2):37-38.

[3]余素芳,叶国芳.电镀液中铜、铁、铅和锌等杂质元素的原子吸收光谱测定[J].分析化学1982,10(7):416-418.

[4]徐红娣,邹群.电镀溶液分析技术[M].北京.化学工业出版社,2003:24-25,54-55.

[5]秦淑琪,何英.测定电镀液中铜、锡的新方法[J].西北师范大学学报(自然科学版),2005,41(3):52-54.

[6]王亚军.火焰原子吸收法直接测定电镀液中铜和铁离子[J].材料工程,2002,12:7.

[7]中华人民共和国航空工业标准,电镀银溶液分析方法原子吸收光谱法测定电镀银溶液中铁、铜的含量,HZ/Z 5099.7-2000代替HB/Z 5099-78(四).

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