電感耦合等離子體光譜法測定貴金屬合金電鍍廢水中貴金屬

王建軍,莊宇凱,徐劍瑛,2*,王紹娟,2,曹全蘋,2

(1.山東招金金銀精煉有限公司; 2.中恒諾貴金屬檢測有限公司)

引 言

隨著電鍍工藝的不斷發展,其應用領域也愈加廣泛,如貴金屬首飾電鍍、電子通訊器件電鍍、飾品電鍍、 日用配件電鍍等。電鍍廢水的成分復雜,污染物種類多,如果不加以處理或處理不當,會對環境造成嚴重的危害[1-3];部分電鍍廢水如鍍金、鍍銀、鍍銥、鍍銠等廢水,其含有較多的貴金屬,隨意排放會造成資源浪費,因此對電鍍廢水有效處理不僅可以保護生態環境,降低工業發展對于環境帶來的危害,同時也可以降低排污費用,節約水資源,從而降低企業生產成本,提高效益[4]。

黃金電鍍過程中產生的電鍍廢水,含有大量可回收的貴金屬元素,如金、銀、鉑、鈀、銥等,而貴金屬回收工藝較為簡單,成本也較低[5],因此準確測定貴金屬具有重要現實意義。本文通過一系列條件實驗,建立了一種測定黃金電鍍廢水中多種貴金屬含量的方法,用于指導電鍍廢液中金、銀、鉑、鈀、銥等的回收利用,提高資源利用率。本方法對于其他類型電鍍廢水中多種貴金屬含量的測定也具有一定的指導意義。

1 實驗部分

1.1 設備與試劑

ICP-6500型電感耦合等離子體光譜儀:美國賽默飛世爾科技有限公司,其工作條件如表1所示。

烘箱:龍口電爐廠,室溫～300 ℃。

馬弗爐:龍口電爐廠,室溫～1 350 ℃。

表1 電感耦合等離子體光譜儀工作條件

可調式移液器:美國賽默飛世爾科技有限公司,量程1～10 mL,已校準。

鹽酸、硝酸,均為優級純。

1.2 電鍍廢水來源

黃金電鍍及首飾加工過程中產生的廢水,如鍍件漂洗水、廢槽液、設備冷卻水和沖洗首飾、地面水等混合廢水。

1.3 實驗步驟

1)烘干脫水。準確移取20 mL試料,置于50 mL瓷坩堝中,在烘箱內于150 ℃脫水烘干。若脫水過程中,樣品反應較為劇烈,可逐步升溫或降低烘干溫度。

2)焙燒。將瓷坩堝移至馬弗爐內,于550 ℃下焙燒2 h,取出冷卻至室溫。

3)試液制備。向瓷坩堝內加入10 mL王水,低溫加熱至樣品完全溶解,冷卻后定容至50 mL容量瓶,于電感耦合等離子體光譜儀上進行檢測。若待測元素超過標準曲線最高點,根據實際情況稀釋后再上機測定。

2 結果與討論

2.1 焙燒溫度

移取自配制的廢水20 mL(Au 2.52 mg/L、Ag 6.27 mg/L、Pd 0.73 mg/L、Pt 0.36 mg/L、Ir 1.63 mg/L),經脫水烘干后,分別于400 ℃、450 ℃、500 ℃、550 ℃、600 ℃、650 ℃、700 ℃、800 ℃、900 ℃下進行焙燒,制備的試液于電感耦合等離子體光譜儀上進行檢測,取5次測試的平均值,結果如表2所示。

表2 焙燒溫度實驗結果 mg/L

貴金屬合金電鍍廢水為混合物,其中含有較多的有機物質。由表2可知:焙燒溫度較低時,焙燒不完全,在加入王水溶解時,有較多物質無法溶解,測試結果偏低,并且試液中存在較多懸浮物,容易堵塞進液管;隨著焙燒溫度的升高,貴金屬損失逐漸增大,測試結果整體偏低。綜合考慮,在550 ℃下的焙燒效果最好。

2.2 焙燒時間

移取自配制的廢水20 mL,經脫水烘干后于550 ℃下進行焙燒,焙燒時間分別為1 h、1.5 h、2 h、2.5 h、3 h、3.5 h、4 h,制備的試液于電感耦合等離子體光譜儀上進行檢測,取5次測試的平均值,結果如表3所示。

表3 焙燒時間實驗結果 mg/L

由表3可知:焙燒時間較短,焙燒不完全,在加入王水溶解時,有較多物質無法溶解,測試結果偏低,且相對標準偏差較大;焙燒時間過長,一是貴金屬損失較大,二是增加了檢測周期。綜合考慮,2 h為最佳焙燒時間。

2.3 酸用量

移取自配制的廢水20 mL,經脫水烘干后于550 ℃下焙燒2 h,分別使用5 mL、7.5 mL、10 mL、12.5 mL、15 mL、20 mL王水溶解樣品,制備的試液于電感耦合等離子體光譜儀上進行檢測,取5次測試的平均值,結果如表4所示。

由表4可知:當王水用量為5 mL、7.5 mL時,測試結果偏低;當王水用量為10～20 mL時,測試結果準確度較高。黃金電鍍廢水中銀離子含量一般較高,在試液制備過程中,較易出現氯化銀沉淀,此時需要適當提高試液中鹽酸濃度以增大氯化銀的溶解,并提高標準系列的酸度[6]。綜合考慮樣品溶解時間、實際電鍍廢水中貴金屬元素含量及節約試劑用量等因素,選擇使用10 mL王水溶解樣品。

2.4 加標回收率實驗

移取混合廢水20 mL,分別向其中加入不同量的金、銀、鈀、鉑、銥元素,在選定的實驗條件下進行檢測,驗證方法的準確度。實驗結果如表5所示。

表5 加標回收率實驗結果

由表5可知,本方法加標回收率為97.33 %～102.67 %,準確度良好,可以滿足檢測需求[7]。

2.5 方法的精密度

實驗選用3種不同濃度的貴金屬合金電鍍廢水,編號分別為1#、2#、3#,均為自配制樣品。按照實驗方法對3種廢水中金、銀、鈀、鉑、銥元素進行檢測,平行測定6次,結果如表6所示。

表6 方法的精密度實驗結果

由表6可知:1#樣品測試結果的相對標準偏差為1.52 %～2.58 %;2#樣品測試結果的相對標準偏差為0.63 %～1.19 %;3#樣品測試結果的相對標準偏差為0.58 %～0.88 %,方法的精密度滿足檢測要求[7]。

3 結 語

實驗研究建立了一種貴金屬合金電鍍廢水中貴金屬含量的測定方法,且已經申報標準。該方法的最佳條件為:焙燒溫度550 ℃,焙燒時間2 h,酸(王水)用量10 mL。在該條件下,方法的加標回收率為97.33 %～102.67 %,測試結果的相對標準偏差為0.58 %～2.58 %,準確度和精密度良好,可用于貴金屬合金電鍍廢水中貴金屬含量的測定。