火焰原子吸收光譜法快速測定石油化工用氧化鋁基廢催化劑中的鎳

劉 娟，王貴超，朱紅波

（1.湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100；2.湖南稀土金屬材料研究院，湖南長沙 410126）

火焰原子吸收光譜法快速測定石油化工用氧化鋁基廢催化劑中的鎳

劉 娟1，王貴超2，朱紅波1

（1.湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100；2.湖南稀土金屬材料研究院，湖南長沙 410126）

石油化工用氧化鋁基廢催化劑經(jīng)過馬弗爐灼燒以除掉樣品中的碳和有機物，經(jīng)硫酸－磷酸（硫磷混酸）高溫快速消解，用火焰原子吸收快速測定催化劑中的鎳，方法簡便、快捷。試驗結(jié)果線性范圍寬、精密度好。已用于實際樣品的分析檢測，結(jié)果準確穩(wěn)定，對實際分析工作有指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞：硫磷混酸；催化劑；火焰原子吸收光譜法；鎳

石油化工廢催化劑中含有較多的鎳、鉬、鉑、鈀、金、銀等貴金屬，隨著貴金屬礦產(chǎn)資源的匱乏，從催化劑廢料中回收貴金屬是獲得貴金屬資源的一種重要渠道。對廢催化劑中的金屬含量進行準確的測定對從廢催化劑中回收貴金屬的工藝條件的選取具有很大的影響。石油化工催化劑樣品具有含碳及有機物高和氧化鋁難消解的特點，樣品處理是準確測定樣品中金屬含量的重要一環(huán)。

目前催化劑中鎳的測定方法中樣品的消解方法有：在高壓反應(yīng)釜中用王水消解［1］、鉑坩堝中加入硝酸－高氯酸消解［2］等。主要的分析方法有原子吸收光譜法和丁二酮肟沉淀分離－EDTA滴定法［3，4］。筆者采用馬弗爐預(yù)處理樣品以除掉廢催化劑中大量的碳和有機物，經(jīng)硫－磷混酸高溫快速消解樣品。用火焰原子吸收快速測定催化劑中的鎳，既能消除石油化工廢催化劑中高碳及高有機物對樣品難消解的難題，又能使樣品經(jīng)硫－磷混酸快速消解用火焰原子吸收快速測定，使試驗結(jié)果穩(wěn)定可靠，比較符合實際分析檢測工作的要求。方法簡便、快捷，試驗結(jié)果線性范圍寬、精密度好。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

除非另有說明，在分析中僅使用確認為分析純的試劑和蒸餾水或去離子水或相當(dāng)純度的水。

1.TAS－990原子吸收分光光度計；鎳空心陰極燈。

2.火焰類型：空氣－乙炔。

3.天平：感量0.1 mg。

4.馬夫爐：最高加熱溫度不低于900℃。

5.硫酸、磷酸、鹽酸。

6.硫磷混酸：（1＋1）。

7.鎳標準溶液：稱取0.100 0 g金屬鎳（99.99%）于250 mL燒杯中，加入20 mL硝酸（1＋1），加熱溶解，冷卻，移入1 L容量瓶中，用水定容，混勻。此溶液1 mL含0.1 mg鎳。

1.2 儀器工作條件

通過試驗確定儀器的最佳工作條件，見表1。

表1 儀器工作條件

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品灼燒預(yù)處理

準確稱取100 g（記為m0）催化劑于瓷坩堝（100 mL）中，置入馬弗爐中，打開馬弗爐升溫至500℃，恒溫灼燒1 h，取出冷卻至室溫，稱重，得出剩余樣品的質(zhì)量（記為m1）。灼燒后樣品加工成粒度不大于0.082 mm。

1.3.2 樣品溶解測試

準確稱取0.100 0 g（記為m2）已加工好樣品置于150 mL高型燒杯中，加入10 mL硫磷混酸，于高溫電爐上蓋表面皿加熱溶解3～5 min，至樣品溶解完全，取下冷卻，用水吹洗表面皿及杯壁，轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶，用水稀釋到刻度，搖勻，定容。準確分取2.00～10.00 mL，移入100 mL容量瓶中，加入5 mL鹽酸，用水稀釋至刻度，搖勻，定容。

1.4 繪制標準曲線

準確移取0.00mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00 mL、5.00 mL鎳標準溶液置于一組100 mL容量瓶中，加入2 mL硝酸，用水稀釋至刻度，搖勻。該標準溶液對應(yīng)鎳的濃度為：0μg／mL、0.50μg／mL、1.00 μg／mL、2.00μg／mL、3.00μg／mL、5.00μg／mL。在與樣品溶液相同的測定條件下測量系列標準溶液的吸光度，以鎳濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制工作曲線。鎳標準曲線相關(guān)系數(shù)R＝0.999。

1.5 分析結(jié)果計算

按式（1）計算馬弗爐灼燒后樣品中鎳的質(zhì)量分數(shù)，數(shù)值以%表示：

式中：c為自工作曲線上查得的鐵濃度／μg·mL－1；V0為試液總體積／mL；V1為分取試液的體積／mL；V2為測定試液的體積／mL；m0為馬弗爐灼燒稱取樣品的質(zhì)量／g；m1為馬弗爐灼燒后剩余樣品的質(zhì)量／g；m2為原子吸收測試樣品的質(zhì)量／g。

2 結(jié)果討論

2.1 灼燒溫度與時間

試驗中分別采取三種條件消解樣品：王水消解廢催化劑中含有大量的碳和有機物，不方便直接進行分析檢測樣品的加工，需要進行除油和有機物的預(yù)處理。馬弗爐中高溫灼燒能夠除去樣品中大部分的碳和有機物。經(jīng)過不同的灼燒溫度和灼燒時間試驗，確定最佳的灼燒條件為500℃，恒溫灼燒1 h。

2.2 樣品消解條件選擇

分別選用鹽酸－硝酸－硫酸三酸、硫－磷混酸和過氧化鈉－氫氧化鈉熔融消解樣品，結(jié)果表明用鹽酸－硝酸－硫酸三酸消解無法徹底消解樣品，大部分樣品無法溶解；硫－磷混酸高溫消解和過氧化鈉－氫氧化鈉熔融均能夠徹底分解樣品，但是堿熔樣品時帶入了大量的鹽類，對原子吸收光譜儀有干擾；硫－磷混酸消解樣品能夠消解徹底、操作簡單、時間短，因此選擇硫－磷混酸消解。

2.3 測定介質(zhì)與測定酸度的影響

1.0 μg／mL鎳在不同介質(zhì)和酸度下的吸光度試驗結(jié)果見表2。試驗表明，鹽酸和硝酸在2%～10%對鎳的測定影響不大，本試驗選用5%的鹽酸。

表2 酸度對鎳的吸光度的影響

2.4 消解試驗中殘余硫酸和磷酸的影響

由于消解樣品時使用10 mL硫－磷混酸，考慮硫酸和磷酸對原子吸收測定的影響，進行殘余硫酸和磷酸的影響試驗。于一組100 mL容量瓶中，分別加入1.00mL鎳標準溶液，5mL鹽酸，加入不同量的硫酸和磷酸，測定吸光度，結(jié)果見表3。

表3 殘余硫酸、磷酸對測定的影響

試驗表明，硫酸殘余量在0～2.0 mL，磷酸殘余量在0～1.5 mL時，對測定結(jié)果不影響，所以本試驗中消解樣品用到的硫酸－磷酸各5mL，經(jīng)過分取后，測試時最大殘余量為0.5 mL，不影響鎳的測定。

2.5 測試結(jié)果及方法精密度試驗

對催化劑1＃和催化劑2＃兩個樣品按上述方法平行測定7次，結(jié)果平均值與ICP－AES測試方法對照，結(jié)果見表4。

表4 ICP法對照及方法精密度

2.6 標準回收試驗

為考察方法的穩(wěn)定性，進行了加入標準溶液回收試驗，即在硫－磷混酸消解樣品后在容量瓶中加入一定的鎳標準溶液，按上述方法測定樣品含鎳量，測定結(jié)果見表5。

表5 標準回收試驗

結(jié)果表明，標準回收率為97.0%～102.0%，可以滿足樣品分析要求。

3 結(jié) 語

采用馬弗爐灼燒去除樣品中的碳和有機物，經(jīng)硫酸－磷酸（硫磷混酸）高溫快速消解，用火焰原子吸收快速測定催化劑中的鎳，方法簡便、快捷。試驗結(jié)果線性范圍寬、精密度好。已用于實際樣品的分析檢測，結(jié)果準確穩(wěn)定，對實際分析工作有指導(dǎo)作用。

［1］ 張金輝，姚麗珠，李平.火焰原子吸收光譜法測定催化劑中高含量的鎳和鈷［J］.冶金分析，2002，（5）：53－54.

［2］ 陳云祥，徐軍.火焰原子吸收光譜法測定復(fù)合催化劑洗液中的Ni、Co、Mn、Zn［J］.化工進展，2004，（1）：104－106.

［3］ 北京礦冶研究總院分析室.礦石及有色金屬分析手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1989.68－70.

［4］ 王茹.廢催化劑中金屬鎳含量的測定［J］.遼寧化工，2004，（8）：492－493.

The Determ ination of Nickel in Spent Catalyst by the Flame Atom ic Absorption Spectrometric M ethod

LIU Juan1，WANG Gui-Chao2，ZHU Hong-bo1
（1.Hunan Research Institute of NonferrousMetals，Changsha 410100，China；2.Hunan Rare Earth Metal Material Research Institute，Changsha 410126，China）

The spent alumina base catalyst used in petrochemical was cauterized in muffle furnace，the carbon and organics in specimen was burn off.The decarburized-sample was dissolved by H2SO4-H3PO4with high temperature heating，analyzed by flame atomic absorption spectrometry.The method in this paper is simple，rapid and has wide linear range.The results of analysis are accurate and stable，which has the instruction function to the actual analysis work.

sulfuric-phosphoric mixed acid；spent catalyst；flame atomic absorption spectrometric；nickel

TG115.3＋3

A

1003－5540（2017）04－0078－03

2017－05－19

劉 娟（1985－），女，工程師，主要從事有色金屬分析檢測和環(huán)境有害污染因子檢測工作。