分光光度法測定礦渣中鉻（Ⅵ）的研究

馬哈亞·艾斯江， 巴哈爾古麗·別克吐爾遜

（新疆伊犁師范學院，新疆　伊寧　835000）

分光光度法測定礦渣中鉻（Ⅵ）的研究

馬哈亞·艾斯江， 巴哈爾古麗·別克吐爾遜

（新疆伊犁師范學院，新疆伊寧835000）

采用二苯氨基脲分光光度法測定礦石中的重金屬鉻。在0.1mol/L硫酸介質中，鉻（Ⅵ）與二苯氨基脲反應生成可溶性的紅紫色氧化產物，其最大吸光度在540nm處。研究了反應介質、試劑用量、加熱時間、加熱溫度、震蕩速率等因素的影響。在最佳實驗條件下，鉻含量在0.000～1.4μg/mL范圍內，濃度與吸光度值呈良好的線性關系，相關系數R=0.9997，標準偏差SD=0.00365，檢出限為1.1×10-2μg/mL。該條件下測得鉻元素在尾礦中的含量為24.54μg/g，加標回收率在95.58%～97.5%之間，測得其相對標準偏差（n=7）RSD=1.47%，摩爾吸收系數為1.3138×104L.mol-1.cm-1。該方法用于礦渣中重金屬鉻的測定。

二苯氨基脲；鉻；分光光度法

鉻是污染環境、影響人類健康的主要重金屬元素之一，鉻（Ⅲ）濃度過高會對生命體構成危害。Cr（Ⅲ）和Cr（VI）同為自然界中存在的最為常見的兩種介態的鉻,通過一定的氧化還原反應，它們之間可以相互轉換。鉻（VI）有強毒性，易被人體吸收而積累，導致癌癥病變發生，對自然環境也有嚴重危害［1,2］。鉻的工業污染源主要來自礦石加工、金屬表面處理、印染、照相等行業的廢水［3］，目前已成為嚴重危害環境和人體健康的全球性污染物，受到了各國的高度重視［4］。近年來隨著皮革，電鍍等工業的發展，環境中鉻（Ⅵ）含量在不斷增加。因此鉻（Ⅵ）成為各國環境檢測的必測元素之一。鉻（Ⅵ）的分析方法較多，主要有電化學分析法、化學發光法、原子吸收光譜法、離子色譜法和分光光度法等［5-7］。其中分光光度法儀器價廉、操作簡單、易于推廣使用而成為目前檢測鉻（Ⅵ）最常用的分析方法，具有較強的實用價值。因此，本文采用分光光度法對尾礦中鉻含量進行分析。該方法簡便，靈敏度高，選擇性，穩定性及重現行都可得到滿意結果。

1　實驗部分

1.1 儀器

723PC/7230G 型可見分光光度計（上海舜宇恒平科學儀器有限公司）、FA2104型電子天平（上海舜恒平科學儀器有限公司）、SHA-A2型多功能恒溫震蕩儀（金壇市正基儀器有限公司）、DHG-9003型玻璃儀器氣流烘干箱（英谷儀器廠）、ZDHW型調溫電熱套（北京市光明醫療儀器廠）、BAO-35A型精密鼓風干燥箱（施都凱儀器設備上海有限公司）、MF-06100P型陶瓷纖維馬弗爐（華巷有限公司）。

1.2 試劑

二苯氨基脲溶液（2.5g/L）：稱取0.25g二苯氨基脲試劑溶于100mL丙酮中。

鉻的標準貯存溶液：準確稱取0.2829g二次重結晶并于130～150℃烘干過的重鉻酸鉀，溶于水后，移入1000mL容量瓶中，蒸餾水定容，搖勻。此溶液含鉻為0.1mg/mL。

鉻標準溶液：移取50mL鉻的標準貯存溶液于500mL容量瓶中，以水定容。此溶液含鉻為10μg/mL。

硫酸（1+8）溶液：取80mL水緩慢加入10mL濃硫酸并用玻璃棒攪拌加速散熱。

硫酸（1+1）溶液：取10mL水緩慢加入10mL濃硫酸并用玻璃棒攪拌加速散熱。本實驗用水均為二次蒸餾水。

礦渣：新疆伊犁州尼勒克縣銅礦的礦渣。

1.3 實驗方法

稱取0.5000g尼勒克縣銅礦尾礦樣品于預先放入0.5000 g碳酸鈉的高鋁坩堝中，加入5.000g過氧化鈉，混勻后再覆蓋一層過氧化鈉。在700℃熔融5～7min,取出冷卻，將坩堝底部洗凈，置于預先盛有40～50mL水的250mL燒杯中，加熱浸取熔融物，用水洗出坩堝。取下冷卻后，將溶液連同沉淀移入100mL容量瓶中，用水定容，干過濾，棄去最初流下的5～10mL濾液，得礦樣溶液取配制的礦樣溶液20mL移入100mL容量瓶中，加入1滴1g/L對硝基酚溶液、用硫酸（1+1）中和至無色，加入5.00 mL硫酸（1+8），加入2mL2.5g/L二苯氨基脲溶液，以水定容，20min后，在30℃下振蕩，速率為180r/min，振蕩時間10min，用1cm比色皿中，以相應做空白實驗，于540nm處測量絡合物的吸光度，從標準曲線查出相應鉻的含量。

2　結果與討論

2.1 吸收曲線

按1.3節實驗方法在波長390～650nm范圍內，將標準溶液轉入比色皿中，測吸光度隨波長的變化，同時取蒸餾水作為參比溶液，繪制吸收光譜。以水做參比的試劑空白吸收值基本不變，結果見圖 1。

圖1　吸收光譜Fig.1　Absorption spectra

在不同的波長下測定吸光度。通過吸光度隨波長變化圖1發現鉻（Ⅵ）標準溶液的最大吸收峰在540nm處，因此，最佳吸收波長為540 nm。

2.2 對硝基酚溶液的滴數

按1.3節實驗方法，波長為540nm、溫度為30℃、振蕩時間10min、振蕩速率180r/min時測定對硝基酚溶液不同滴數下的吸光度，n=7次，取平均值繪制曲線，結果見圖2。

圖2　吸光度隨對硝基酚溶液滴數的變化Fig.2 The change of absorbance with the number of nitro phenol solution

由圖2可以表明，滴數為1的時候吸光度最高，因此，選擇對硝基酚的滴數為1。

2.3 硫酸（1+8）溶液的用量

按實驗方法，1g/L對硝基酚固定1滴，在波長為540nm時測定吸光度隨硫酸溶液不體積的變化，結果見圖3。

由圖3可知，加入硫酸（1+8）溶液5 L時吸光度較高而且變化不大，因此，選擇硫酸（1+8）溶液的用量為5mL。

圖3　吸光度隨硫酸用量的變化Fig.3　The change of absorbance with the amount of sulfuric acid

2.4 二苯氨基脲溶液的用量

按實驗方法，加入1滴1g/L對硝基酚，加入5mL硫酸（1+8），再加入不同量的2.5g/L二苯氨基脲溶液，以水定容。同時做空白試驗，在波長為540nm時測定吸光度隨二苯氨基脲溶液不同量的變化，結果見圖4。

圖4　吸光度隨二苯氨基脲溶液用量的變化Fig.4　The change of absorbance versus two of the amount of urea solution

從圖4可知，二苯氨基脲溶液2mL時候吸光度最高，因此，選擇二苯氨基脲溶液的用量為2mL。

2.5 反應時間

按實驗方法，加入1滴1g/L對硝基酚，加入5mL硫酸（1+8），再加入2.5g/L二苯氨基脲溶液2mL，以水定容。同時做空白試驗，在波長為540nm時測定吸光度隨時間的變化，結果見圖5。

從圖5可以看出，反應時間20min時吸光度最高，因此，選擇體系反應時間為20min。

圖5　吸光度隨不同反應時間的變化Fig.5　The change of absorbance with different reaction time

2.6 溫度的影響

按實驗方法，加入1滴1g/L對消基酚，加入5mL硫酸（1+8），再加入2.5g/L二苯氨基脲溶液2mL，以蒸餾水定容。同時做空白試驗，在波長為540nm，在不同溫度放置20min后，測定吸光度隨溫度的變化，結果見圖6 。

圖6　吸光度隨不同溫度的變化Fig.6　The change of absorbance with different temperature

從圖6可以看出，溫度在20-60℃之間吸光度變化不大，而且30℃時最高，因此，選擇反應溫度為30℃。

2.7 振蕩速率的選擇

按實驗方法，加入1滴1g/L對硝基酚，加入5mL硫酸（1+8），再加入2mL2.5g/L二苯氨基脲溶液，以水定容。同時做空白試驗，20min后，在波長為540nm、溫度為30℃下，不同振蕩速率時測定吸光度隨振蕩速率變化，結果見圖7。

從圖7可以看出，振蕩速率為180r/min時吸光度最高，因此，試驗選擇振蕩速率為180r/min。

圖7　吸光度隨振蕩速度的變化Fig.7　The change of absorbance with oscillation velocity

2.8 振蕩時間的選擇

按實驗方法，加入1滴1g/L的對硝基酚溶液，用濃硫酸（1+1）中和至無色，加入5mL硫酸（1+8），再加入2.5g/L二苯氨基脲溶液2mL，以水定容。同時做空白試驗，20min后，在波長為540nm、溫度為30℃、振蕩速率180r/min時，測定吸光度隨不同振蕩時間的變化，結果見圖8。

由圖8中的曲線可以看出，振蕩時間在5-15 min之間吸光度變化不大，因此，選定振蕩時間為10 min。

圖8　吸光度隨振蕩時間的變化Fig.8　Variation of absorbance with oscillation time

2.9 工作曲線的繪制

在實驗條件下對鉻標準溶液進行系列測定其吸光度，然后根據數據繪制標準曲線。實驗結果表明，溶液的濃度線性范圍為0.000～1.4μg/mL，線性回歸方程為Y=0.00115+0.24788X，相關系數R=0.9997，n=7次，標準偏差SD=0.00365，相對標準偏差RSD=1.47%，摩爾吸收系數為1.3138×104L.mol-1.cm-1。根據12次空白測試的3倍標準偏差求得方法的檢出限為1.1×10-2μg/mL。

2.10 礦樣的分析

按試驗方法對銅礦尾礦樣品進行測定。將銅礦尾礦樣品稱取0.5000g預處理后，在最佳條件下測量其吸光度，按實驗方法測定樣品中鉻的含量。計算出實驗結果的標準偏差和相對標準偏差，同時進行加標回收試驗，結果見表1。

表1　樣品中鉻的測定結果Table1　Determination results of Cr（VI） in samples

按試驗方法對3個樣品平行測定7次，測得結果的相對標準偏差為1.47%～1.68%。測得樣品平均回收率在96.81%，說明本方法的準確度較高。

3　結論

用二苯氨基脲分光光度法測定伊犁地區銅礦尾礦中鉻含量，波長在540nm處，對硝基酚溶液滴數為1，硫酸（1+8）溶液的用量為5mL，2.5g/L二苯氨基脲溶液的用量為5mL，反應時間為20min并且在反應溫度30℃下振蕩10min，振蕩速率為180min/r，在0.000～1.4μg/mL范圍內濃度與吸光度值呈良好的線性關系，其回歸方程為Y=0.00115+0.24788X，符合郎伯-比爾定律，相關系數r為0.9997，摩爾吸光系數κ為1.3138×104L.mol-1·cm-1，檢出限量m為1.1×10-2μg/mL，其尾礦中的含量24.54μg/g，相對標準偏差RSD為1.47%，尾礦的加標回收率在95.58%～97.5%之間。

［1］翟慶洲，張曉霞，于輝，等.近年來鉻光度分析的某些進展［J］.濕法冶金，2006，25（4）：218-219.

［2］李愛琴，唐宏建，王陽峰.環境中鉻污染的生態效應及其防治［J］.中國環境管理干部學院學報，2006，216（1）：76-77.

［3］于曉莉，劉 強.水體重金屬污染及其對人體健康影響的研究［J］.綠色科技，2011（10）：123-124.

［4］張振新，孫登明，朱慶仁.雙波長雙指示劑催化動力學光度法測定痕量鉻（Ⅵ）［J］.中國衛生檢驗雜志，2006，16（6）：647-648.

［5］何家洪，高志強，蔣歡，等.分光光度法測定鉻（Ⅵ）的研究進展［J］.冶金分析，2008，28（8）：51-52.

［6］蔡燕燕，趙燕芳，李茹，等.分光光度法在鉻（Ⅵ）測定中的研究進展［J］.分析測試技術與儀器，2009，15（4）：203-211.

［7］黃哲.六價鉻離子的分析測定［J］.明膠科學與技術，2012，32 （4）：169-175.

Determination of Chromium Slag in Spectrophotometry （VI） Study

Mahathir sub - Esther Jiang， Bahar Guli Buick tursun
（Yili Normal University， Xinjiang，Yining， 835000，China）

The determination of heavy metal chromium in ore by two benzene amino urea spectrophotometric method was adopted.In 0.1 mol / L sulfuric acid medium， chromium （VI） and diphenyl semicarbazide reaction to generate soluble of purple red oxidation products.The maximum absorbance at 540 nm.The effects of reaction medium， reagent dosage， heating time， heating temperature and oscillation rate were studied.Under the optimum experimental conditions， chromium content in the 0.000～1.4 u g / ml range， concentration and absorbance values showed a good linear relationship， correlation coeffcient r = 0.9997， the standard deviation （SD = 0.00365， detection limit for 1.1 x 10-2μg/ml.The conditions measured the chromium content in the tailings for 24.54 μ g / g， the recoveries were between the 95.58%～97.5%， measured the relative standard deviation （n=7）， RSD=1.47%， the molar absorption coeffcient for X 1.3138 104L.mol-1.cm-1.The method is applied to the determination of heavy metal chromium in slag.

two phenyl urea； chromium； spectrophotometry

伊犁師范學院科研計劃項目《催化動力學光度法測定尾礦中微量重金屬的含量與控制環境污染研究》，項目編號：2013YSYB09。

馬哈亞·艾斯江（1963-），男，哈薩克族，新疆伊寧人，博士，教授，伊犁師范學院化學與環境科學學院；研究方向：納米材料及器件。巴哈爾古麗·別克吐爾遜（1970-），女，哈薩克族，新疆伊寧人，碩士，副教授，伊犁師范學院化學與環境科學學院；研究方向：有機合成。