廢舊電子線路板中銅、鎳、銀的連續測定

2014-11-24 07:45:58肖紅新莊艾春林海山王芳陳曉東熊文葉志飛李穎

再生資源與循環經濟 2014年6期

肖紅新，莊艾春，林海山，王芳，陳曉東，熊文，葉志飛，李穎

（廣州有色金屬研究院，廣東廣州510651）

由于工業的發展，廢舊電子線路板數量不斷增長。電子線路板含有大量的金屬元素，金屬含量高達40%，主要有銅、鐵、鉛、鎳、錫及微量貴金屬金、銀等[1]。有色金屬具有良好的再生性能，從環保、資源再生利用及發展循環經濟角度考慮，綜合回收再生利用這些金屬具有重要的意義，也具有重大經濟利益。準確快速地測定金屬的含量，為貿易和回收提供客觀的科學依據。銅的測試方法有電解法[2]、容量法[3]、原子吸收法[4]等；鎳的測試方法有容量法[5]、光度法[6]、原子吸收法[7]等；銀的測試方法有容量法[8]、火法重量法[9]、原子吸收法等[10]。根據樣品的特點，先對樣品進行前處理，高溫破壞其有機成分，再以王水溶解樣品，在一定條件下，碘量法測定銅，原子吸收光譜法測定鎳和銀，該法準確可靠，簡單快速。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

溫控馬弗爐；WFX-130B原子吸收儀（北京瑞利儀器分析公司），附銀、鎳空心陰極燈；鹽酸、硝酸、碘化鉀、硫酸、氨水、碳酸鈉、硫酸（分析純）；純銅（≥99.99%）；氟化氫銨飽和溶液；硫氰酸鉀溶液（400 g/L）；1%淀粉溶液（現用現配）；硫代硫酸鈉滴定標準溶液：稱取12.5克硫代硫酸鈉和0.1克碳酸鈉于200毫升燒杯中加煮沸過的去離子水溶解，煮沸過的去離子水定容至1 L的棕色瓶中，混勻，放置一周后標定使用；鎳標準溶液（0.1 mg/mL）：稱取0.100 0 g金屬鎳（≥99.99%）于 150 mL 燒杯中，加 20 mL（1+1）硝酸，加熱溶解，冷至室溫移于1 L容量瓶，去離子水定容，搖勻；銀標準溶液（0.1 mg/mL）：稱取0.100 0 g金屬銀（≥99.99%）于 100 mL 燒杯中，加 20 mL（1+1）硝酸，低溫加熱溶解，冷至室溫，移入1 L容量瓶，定容，搖勻。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理

稱取整塊線路板的質量，以破碎機打碎，全部轉入陶瓷碗中，然后將它放于800℃的馬弗爐灼燒0.5 h，取下冷卻，加約2倍固體體積的王水，加熱煮沸溶解0.5 h，冷卻，過濾于200 mL（樣品質量小于50 g）或500 mL（樣品質量大于50 g）容量瓶中，洗凈殘渣，相應加20 mL或50 mL鹽酸定容，搖勻。

1.2.2 碘量法測定銅

取10 mL溶液于300 mL錐形瓶中，加入2 mL（1+1）硫酸，加熱煮沸蒸干，硫酸冒煙3 min，取下冷卻后用去離子水吹洗錐形瓶壁至25 mL左右，加熱至體積20 mL左右，取下冷卻，加（1+1）氨水調至深藍色，再以飽和氟化氫銨溶液將溶液調回加氨水前的顏色，并過量2滴，3 min后滴定：加2～3 g碘化鉀，震蕩一下，迅速用硫代硫酸鈉標準溶液滴至淡黃色，加入2 mL 1%的淀粉溶液，繼續滴定至淺藍色，加5 mL 400 g/L硫氰酸鉀溶液，搖動至藍色加深，再滴定至藍色消失，即為終點。

1.2.3 原子吸收光譜法測定鎳

取2～5 mL溶液于200 mL容量瓶，加4 mL硝酸，定容，搖勻，按原子吸收光譜儀條件測鎳吸光度。

1.2.4 原子吸收光譜法測定銀

取5 mL溶液于50 mL容量瓶，加5 mL鹽酸，定容，搖勻，按原子吸收光譜儀條件測銀吸光度。

1.2.5 硫代硫酸鈉滴定標準溶液的標定

稱取3份約0.1 g純銅（≥99.99%）于300 mL錐形瓶中，加 15 mL（1+1）硝酸，加熱溶解，加入 2 mL（1+1）硫酸加熱冒煙，余下步驟按照方法1.2.2進行滴定，平均求其滴定度。

1.2.6 鎳標準曲線繪制

取鎳標準溶液 0，2，4，6，8 mL 于一組 100 mL 容量瓶中，各加入2 mL硝酸，定容，混勻，在原子吸收光譜儀條件測鎳吸光度。

1.2.7 銀標準曲線繪制

取銀標準溶液 0，2，4，6，8 mL 于一組 100 mL 容量瓶中，各加入10 mL鹽酸，定容，混勻，在原子吸收光譜儀條件測銀吸光度。

2 結果與討論

2.1 樣品前處理

線路板主要由塑料和金屬組成，金屬分布在線路板的各個部分，很多金屬包裹在塑料里面，而且金屬在線路板的不同部位含量也不相同，由于線路板這種特點，給樣品分析取樣和金屬酸溶浸取帶來很大困難，如果按照常規取樣，取一部分樣品，分析的結果沒有代表性，因為樣品本身不均勻，按照常規溶解樣品，部分金屬被塑料包裹難以溶解浸取，結果偏低。為了解決樣品金屬含量分布不均勻的情況，采取樣品全分析方法，將整塊有代表性的線路板全部溶解檢測；為了解決樣品難溶問題，不能采取磨樣機磨樣，因為在磨樣過程中會多少損失一些樣品，導致結果偏低，而采取高溫灼燒，破壞線路板的塑料，但金屬保持不變。經過不同溫度的灼燒實驗，溫度在800℃以上灼燒效果最好。通過對灼燒溶解后的殘渣樣品分析，里面幾乎不含什么金屬，金屬全部溶解在溶液中，說明灼燒后的樣品金屬溶解浸取完全。

2.2 碘量法測銅機理及干擾消除

碘量法基于氧化還原反應，在弱酸性條件下，Cu2+將I-氧化成I2，I2與S2定量反應，以淀粉為指示劑滴定，其反應式為：

在臨近終點時加入適量的KSCN，使CuI轉化為溶度積更小的CuSCN，釋放CuI沉淀吸附的少量I2，其反應式為：

鈣、鎂、鎳、鋁、鉛、鋅等無價態變化的金屬元素對測定無干擾；NO2-干擾測定，會導致終點不穩，在滴定前以硫酸冒煙將它及其硝酸驅盡，同時將As，Sb氧化成5價，消除As，Sb干擾；Fe3+與I-發生氧化還原反應，導致結果偏高，通過加入氟化氫銨絡合掩蔽Fe3+，消除Fe3+干擾，同時氟化氫銨是一種酸堿緩沖溶液，可控制溶液酸度PH值在3.0～4.5，可作為滴定溶液的酸堿緩沖液。

2.3 碘量法測銅條件選擇

碘量法測銅適宜酸度范圍PH值在3.0～4.5，此酸度反應迅速，終點清晰穩定，本方法以氨水和氟化氫銨緩沖體系來調整和控制酸度；滴定溶液的體積應控制在20～30 mL，體積太小，酸度變化大，不好控制酸度，體積過大，反應速度慢，結果也不穩定，有回藍現象；以防I-被空氣中的氧氣氧化，在滴定前，溶液應該先冷卻，在加入碘化鉀反應后，應立即快速滴定，如果滴定速度過慢，結果偏高；淀粉溶液不宜加入過早，因為淀粉與碘生成絡合物吸收少量碘，導致結果偏低；碘化鉀的用量既要保證與Cu2+反應完全并過量，過量的I-與I2生成，減少I2揮發，避免結果偏低，但碘化鉀價格較貴，不宜浪費，加入2～3 g即可。