氫還原重量法測定氯化鈀產品中的鈀

高 珺 廖峻松 任小利 姜云崖

(1冶金集團股份有限公司，昆明 650224；2浩鑫鋁箔有限公司，昆明 650216)

0 前言

從二次資源廢料中回收利用鈀等鉑族金屬，是目前我國重點鼓勵發展的循環經濟利用產業[1-2]。氯化鈀產品是生產活性炭載鈀催化劑等的重要原料，具有不可替代的作用。

目前，氯化鈀中鈀含量的測定有氯化鈀產品國家標準引用分析方法[2]、鈀化合物國家標準分析方法[3]，貴金屬合金中鈀含量的測定有行業標準分析方法[4]，其中鈀含量均采用二甲基乙二醛肟析出EDTA絡合滴定法測定，方法選擇性好、分析快速，但操作要求嚴謹。鈀、銀合金，鉑合金首飾和鈀炭中鈀含量的測定有國家標準分析方法[5-7]——二甲基乙二醛肟重量法，方法重現性好，但需預先分離，且操作要求嚴謹和分析流程較長。此外，前述兩種方法均采用稱取小樣和分取試液的方式，且測定鈀的實際最大量僅10 mg，易引起分析誤差(如：鈀含量60%，允許差均為0.30%。)。通常氯化鈀產品是采用Pd-99.99%海綿鈀產品制備得到，且氯化鈀產品交易量每批為數十至數百千克，而采用GB/T 15072.4—2008測得鈀的計算量與生產中實際加入量相差較大，故不易為抵御大宗產品交易風險提供有力保障。因此，建立氯化鈀大宗產品中鈀含量的準確度更高、分析誤差更小的分析方法顯得非常重要。

專著[8-9]介紹，氯鈀酸銨于高溫和通氫氣的條件下可制得海綿鈀，此法已成功地應用于冶金精煉鈀的工藝中。至今未見到氫還原重量法測定氯化鈀產品中鈀含量的文獻介紹。

根據冶金精煉鈀工藝的原理，采取稱大樣和氫還原重量法測定了氯化鈀產品中的鈀含量，系統研究了測定條件，結合電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-AES)考察了18種共存雜質元素對鈀分析結果的誤差影響，并將本法[10]結果與用標準分析方法GB/T 15072.4—2008的結果進行了比較。

1 實驗部分

1.1 主要試劑、儀器與裝置

氫氣(純度>99.999%)；氯化鈀基準試劑(鈀質量分數59.50%，標準編號GF5991)；氯化鈀企業管理樣品(GYZYGL-Pd，鈀質量分數59.78%，云南省實驗室資質認定單位驗證值)。

精密電子天平(METTLER TOLEDO，德國)；電感耦合等離子體原子發射光譜儀(ICP-AES Optima7000，美國PE)；氫氣發生器(XYH-300P型，氫氣流量不大于300 mL/min)；管式還原爐(YFK60×600/100K-GC)；馬弗爐；烘箱；氫還原裝置(圖1)；封口石英舟；石英管；干燥器。分析用水為超純水。

圖1 氫還原裝置Figure 1 Hydrogen reduction equipment.1—氫氣發生器；2—管式還原爐；3—石英舟；4—樣品；5—水；6—乳膠管；7—橡皮塞；8—石英玻璃管；9—熱電偶；10—電源和溫控顯示

1.2 實驗方法

稱取含鈀量約3 g(精確至0.000 1 g)的氯化鈀產品于恒重的封口石英舟中，置于氫氣還原裝置中，通入氫氣，升溫至750 ℃，恒溫1 h。關閉電源，繼續通入氫氣，冷卻至約50 ℃，取出。置于105 ℃烘箱中，恒溫0.5 h，取出。置于干燥器中冷卻至室溫，稱重，重復1次。

2 結果與討論

2.1 恒重方式選擇

分別對石英舟采用以下方法稱重：(1)于烘箱中150 ℃烘1 h；(2)于馬弗爐中升溫至800 ℃灼燒2 h；(3)于氫還原裝置中分段升溫-恒溫：200 ℃恒溫0.5 h，400 ℃恒溫0.5 h，600 ℃恒溫0.5 h，800 ℃恒溫1.0 h，關閉電源，通氫氣冷卻至約50 ℃；(4)于氫還原裝置中直接升溫至800 ℃恒溫1 h，關閉電源，通氫氣冷卻至約50 ℃。取出，置于干燥器中冷卻至室溫，稱重。稱重數據表明：各種方式稱得石英舟重量與直接稱重的結果基本吻合，絕對誤差0.000 0 g，為保證測定條件的一致性，實驗選擇于100 ℃烘箱中烘1 h，取出，置于干燥器中冷至室溫，稱重。

2.2 氫還原溫度、時間對測定的影響

由實驗可知，(1)通入氫氣，升溫至750～800 ℃，恒溫1.0～1.5 h。(2)關閉電源，繼續通入氫氣，冷卻至約50 ℃，取出，測定59.78%，59.98%和60.03%含量的鈀，相對誤差為-0.02%～0.00%、0.00%和0.00%。(3)稱取1～5 g樣品，前述氫還原溫度、時間對測定結果無影響。實驗選擇稱取約3 g樣品，通入氫氣，升溫至750 ℃±2 ℃，恒溫1 h，關閉電源，繼續通入氫氣，冷卻至約50 ℃，取出。

2.3 水氣干燥溫度、時間對測定結果的影響

由實驗可知，(1)氫還原后樣品含有微量水氣，當于干燥器中冷卻至室溫稱重，分析結果略有偏高，測定59.78%，59.98%和60.03%含量的鈀，相對誤差均為+0.03%。(2)于烘箱中100～110 ℃烘0.5～1.0 h，樣品所含微量水氣揮發完全，測定59.78%，59.98%和60.03%含量的鈀，相對誤差均為0.00%。實驗選擇于烘箱中105 ℃烘0.5 h。

2.4 恒重溫度、時間對測定結果的影響

由實驗可知，將石英舟置于干燥器中冷卻0.5～1.0 h(室溫)，稱重，重復1～2次。測定59.78%，59.98%和60.03%含量的鈀，相對誤差均為0.00%。實驗選擇于干燥器中冷卻至室溫，重復1次。

2.5 共存雜質元素含量范圍對鈀分析結果的影響

分別稱取約0.4 g氯化鈀于50 mL石英燒杯中，加10 mL鹽酸(1+1)，蓋上石英表面皿，于低溫溶解，取下，冷卻，轉入25 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度。在GB/T 8185—2004規定測定雜質元素數目要求基礎上，以試劑空白調“零”，采用ICP-AES法測定銅、鉛、鐵、鈉、鉑、鈀、銠、銥、金、銀、鋁、鈣、鎂、錳、鎳、硅、錫、鋅18種雜質元素含量。由實驗可知，ICP-AES法測得氯化鈀中的18種雜質元素含量總和<0.0050%，按稱取3 g氯化鈀(鈀含量59.78%～60.03%)計算，雜質元素總重量<0.000 15 g，即氯化鈀中引入的雜質元素總重量，對鈀分析結果的影響可忽略不計。選擇氯化鈀中共存雜質元素含量允許范圍<0.0010%。

2.6 樣品分析

由實驗和表1可知，(1)測定氯化鈀產品中59.78%，59.98%和60.03%的鈀含量，極差、標準偏差(SD)、相對標準偏差(RSD)和重復性限(r)分別為±0.01%，0.0047%～0.0050%，0.0079%～0.0083%和0.009%～0.014%。(2)分析數量大，一批次可平行測定至少10個樣品。

表1 樣品分析結果Table 1 Analytical results of samples(n=22) /%

2.7 樣品加標回收率

以鈀含量為59.78%的氯化鈀產品為例，稱取一定量樣品于恒重的石英舟中，加入約0.99 g氯化鈀基準試劑(鈀質量分數59.50%，GF5991)，按“實驗方法”進行測定。由表2可知，測定59.50%的標準鈀，加標回收率為99.98%。

表2 樣品加標回收率Table 2 Results of recovery tests

2.8 方法對照

以鈀含量為59.78%的氯化鈀產品為例，將本法結果與GB/T 15072.4—2008分析方法的分析結果對照。由表3可知，測定氯化鈀含量的極差、標準偏差(SD)、相對標準偏差(RSD)分別為：氫還原重量法±0.01%，0.003 8%，0.006 4%；二甲基乙二醛肟重量法±0.14%，0.056 8%，0.095 1%。兩種方法結果在GB/T 15072.4—2008規定的允許差范圍內(鈀含量60%，允許差±0.30%)，但本法結果更加準確、精密，規定的允許差更小(鈀含量59.78%～60.03%，允許差±0.04%)。

表3 方法結果對照Table 3 Comparison of analytical results with different methods /%

3 結語

采用稱取大樣方式和氫還原重量法測定氯化鈀產品中的鈀含量，結果準確、精密，是減小大宗產品中鈀含量分析誤差的有效途徑之一。

測定結果與GB/T 15072.4—2008分析方法的結果吻合，但本法樣品代表性好，操作簡便，易于掌握，且一次可平行測定至少10個樣品。

[1] 賀小塘,郭俊梅,王歡,等.中國的鉑族金屬二次資源及其回收產業化實踐[J].貴金屬，2013,34(2):82-89.

[2] 國家標準化委員會 GB/T 8185—2004 氯化鈀[S].北京:中國標準出版社,2004.

[3] 國家標準化委員會.GB/T 23276—2009 鈀化合物分析方法 二甲基乙二醛肟析出EDTA絡合滴定法[S].北京:中國標準出版社,2009.

[4] 中華人民共和國國家發展和改革委員會.YB/T372.3—2006 貴金屬合金元素分析方法 鈀量的測定 丁二肟析出EDTA絡合滴定法[S].北京:冶金工業出版社,2006.

[5] 國家標準化委員會.GB/T 15072.4—2008 貴金屬合金化學分析方法 鈀、銀合金中鈀量的測定 二甲基乙二醛肟重量法[S].北京:中國標準出版社,2008.

[6] 國家標準化委員會.GB/T19720—2005 鉑合金首飾 鉑.鈀含量的測定 氯鉑酸銨重量法和丁二酮肟重量法[S].北京:中國標準出版社,2005.

[7] 國家標準化委員會.GB/T 23518—2009 鈀炭[S].北京:中國標準出版社,2009.

[8] 余建民.貴金屬分離與精煉工藝學[M].北京:化學工業出版社,2006:210-215.

[9] 劉時杰.鉑族金屬冶金學[M].長沙:中南大學出版社,2013:464-483.

[10] 劉文,譚文進,韓守禮,等.氫還原重量法測定海綿鈀產品灼燒損失量[J].中國無機分析化學,2014,4(2):39-43,53.