EDTA滴定-電感耦合等離子體發射光譜法測定高鉍鉛中的鉛

曾 軍

（湖南有色金屬研究院，湖南 長沙 410100）

鉛是制造蓄電池、電纜、子彈和彈藥的原材料，也是汽油的添加劑，廣泛用于制造化工和冶金設備。不同物料中鉛的含量測定能為其綜合回收利用提供重要依據。實驗室對鉛含量的測定有儀器法［1～4］和滴定法［5，6］，分別用于低含量和高含量的測定。高鉍鉛中測鉛原有方法為硫酸沉淀分離得到硫酸鉛，共沉下來的鉍溶解后在pH值為1.5時預先滴定消除干擾，然后用氨水調節至 pH 5.5～5.7后滴定鉛量［7］。本試驗對原有方法做了一些改進，先采用滴定法測定鉛和鉍的總量，然后用電感耦合等離子體發射光譜儀（ICP-AES）測定溶液中的鉍量，用差減法得到鉛的含量。

1 試驗部分

1.1 試劑

1.鉛標準溶液（10 mg／mL）：準確稱取10.000 0純鉛（ωPb≥99.99%）于 500 mL燒杯中，加硝酸（1+4）150 mL，蓋上表面皿低溫加熱溶解，煮沸趕盡氮氧化物，冷卻，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

2.乙二胺四乙酸二鈉（Na2EDTA）標準滴定溶液（約0.02 mol／L）：稱取7.444 8 g乙二胺四乙酸二鈉，加水溶解，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，標定后使用。

按公式（1）計算Na2EDTA的物質量濃度c。

式中：ρ0為鉛標準溶液的濃度／mg·mL-1；V1為鉛標準溶液的體積／mL；V2為滴定時消耗的Na2EDTA標準滴定溶液的體積／mL；207.2為鉛的摩爾濃度／g·mol-1。

3.乙酸-乙酸鈉緩沖溶液（pH 5.5）：稱取375 g無水乙酸鈉溶于水中，加入50 mL乙酸，用水稀釋至2 500 mL，混勻。

4.抗壞血酸、酒石酸、氟化鈉、硫酸、鹽酸、氫溴酸、乙醇、硝酸、巰基乙酸、硫脲等均為分析純試劑。

1.2 主要儀器

電感耦合等離子體原子發射光譜儀（型號：715-ES，美國安捷倫產）。

1.3 試驗方法

稱取10.0 g（精確至0.000 1 g）試料于300 mL燒杯中，加入120 mL硝酸（1+4），蓋上表面皿，低溫加熱至試料溶解完全，煮沸趕盡氮氧化物，冷卻至室溫，吹洗表面皿及杯壁，移入1 000 mL容量瓶中，用水定容，搖勻。分取10.00 mL溶液（若溶液渾濁則取干過濾后的溶液）于300 mL燒杯中，加入硫酸10 mL，置于電熱板加熱至冒濃煙，取下，稍冷，補加5 mL鹽酸、5 mL氫溴酸，加熱至冒濃煙2 min，取下冷卻，加0.2 g酒石酸，加水50 mL，蓋上表面皿，置于電熱板上加熱煮沸2 min，并保溫10 min，冷卻至室溫。加10 mL乙醇，靜置0.5 h，慢速定量濾紙過濾，硫酸洗液（5%）洗滌燒杯2次、沉淀4次，用20%乙醇洗滌燒杯1次、沉淀1次。將濾紙展開連沉淀一起移入原燒杯中，加入乙酸-乙酸鈉緩沖溶液50 mL，蓋上表面皿，低溫加熱煮沸并保溫5 min，取下，冷卻。用水吹洗表面皿及杯壁，加水至體積200 mL，加入少許抗壞血酸、氟化鈉、5 mL飽和硫脲，2滴二甲酚橙指示劑，用Na2EDTA標準溶液滴定溶液由紫色變為亮黃色，記下滴定體積V3。將滴定后的溶液定容，搖勻，干過濾，ICP-AES測定濾液中鉍的含量。鉛含量按公式（2）計算：

式中：C為 Na2EDTA標準溶液的濃度／mol·L-1；V3為滴定試料溶液消耗Na2EDTA標準滴定溶液的體積／mL；aBi為 ICP測得的鉍的含量／mg·mL-1；V4為試液滴定后定容的體積／mL；m為分取的試料質量／mg；207.2為鉛的摩爾濃度／g·mol-1；0.991 5為鉍換算成鉛的系數。

2 結果與討論

2.1 高鉍鉛的主要雜質成分

高鉍鉛的主要雜質成分及最高含量見表1。

表1 高鉍鉛的主要雜質成分及最高含量%

測定高鉍鉛中的鉛量時，氫溴酸冒煙能趕掉銻和錫，銅、鐵、鋅通過硫酸沉淀過濾去除，不干擾鉛的測定，而含量較高的鉍和銀干擾測定。

2.2 銀的干擾試驗

常規礦樣硫酸沉淀法測鉛時采用巰基乙酸掩蔽鉍的干擾，當有較多銀存在時，巰基乙酸、鉛和銀一起生成白色沉淀，使終點滯后，引起分析結果不準確。在含有100 mg鉛的溶液中加入不同含量的硫酸銀，考察銀含量對鉛測定的干擾，試驗結果見表2。

表2 銀的干擾試驗

由表2可知，當溶液中有100 mg鉛時，硫酸銀達到0.20 mg（即含銀0.14 mg）時，不能采用巰基乙酸掩蔽鉍。取100 mg高鉍鉛試樣，用ICP-AES測定銀含量為1.58 mg，遠遠大于0.14 mg，所以樣品中鉛的測定必須避開巰基乙酸掩蔽鉍的過程。原有方法是通過兩次調節pH值，而本試驗簡化了操作，建立了EDTA滴定和ICP-AES法相結合的方式測定高鉍鉛中鉛的含量。經硫酸沉淀后，醋酸緩沖溶液溶解硫酸鉛和鉍的共沉體，先用EDTA滴定鉛和鉍的總量，再采用ICP-AES測定其中鉍的含量，通過差減法得到鉛的含量。

2.3 酒石酸加入量試驗

酒石酸在抑制鉍水解的同時，還能與一部分鉛絡合，使鉛的測定結果偏低。按試驗方法在含有100 mg鉛的試液中加入不同量的酒石酸，考察酒石酸對鉛測定的影響，試驗結果見表3。

表3 酒石酸的加入量試驗

由表3中結果可知，酒石酸的加入量在0.1～0.2 g之間時，不影響鉛的測定結果；超過0.2 g后，鉛的測定結果隨著酒石酸加入量的增大而減小，因此試驗選擇加入酒石酸的量為0.2 g。

2.4 硫酸鉛溶解度對測定結果的影響

硫酸鉛微溶于水，乙醇能減小硫酸鉛在水中的溶解度。按照試驗方法，硫酸沉淀煮沸冷卻后加入不同量的乙醇，并靜置不同時間，試驗結果見表4。

表4 乙醇加入量及靜置時間對鉛結果的影響

由表4可知，不加乙醇時，硫酸鉛在水中的溶解度較大，使鉛的測定結果偏低。50 mL水中加入10 mL乙醇及以上并靜置0.5 h后，硫酸鉛在水中的溶解度可以忽略不計，因此試驗采用加乙醇10 mL，靜置0.5 h。

2.5 兩種方法測定結果對比

試驗選取4個高鉍鉛樣品采用兩種不同方法進行鉛含量的測定，結果見表5。

表5 對比測定鉛量結果

由表5可看出，滴定-ICP-AES法大大縮短了樣品的檢測時間，與原有檢測方法測定精度相近，在試驗允許誤差范圍內。

3 結 論

滴定-ICP-AES法測定高鉍鉛中的鉛量，可避免二次滴定造成的誤差，提高了檢測的準確度，同時縮短并簡化了操作步驟，提高了檢測效率，可滿足大批量高鉍鉛樣品的分析需求。