【標(biāo) 題】：極譜法測定電解二氧化錳中鋅的研究
【作者單位】：山東濟(jì)寧東盛電子儀器有限公司
【內(nèi)容摘要】： 電解二氧化錳(EMD)是重要的電極材料,廣泛應(yīng)用于電池的生產(chǎn)。有效控制EMD中的微量元素是獲得高性能電極材料的重要措施。工業(yè)上要求將EMD中的鋅控制在0·000 5%以下。EMD中鋅的存在,將降低其充放電性能。因此在實(shí)際操作中,應(yīng)嚴(yán)格控制成品中的鋅含量。目前分析鋅的方法有熒光法、流動(dòng)注射法、分光光度法、示波極譜法、電位溶出法、原子吸收光度法等,但這些方法存在靈敏度不高、選擇性不好、操作復(fù)雜等問題。本文利用伏安極譜儀和原子吸收儀分別對鋅含量進(jìn)行檢測并做對比,以尋求簡便、準(zhǔn)確的分析方法。 1 試驗(yàn)部分 1·1 儀器與試劑 萬通797型伏安極譜儀(瑞士)具有先進(jìn)的伏安測定工作
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電解二氧化錳(EMD)是重要的電極材料,廣泛應(yīng)用于電池的生產(chǎn)。有效控制EMD中的微量元素是獲得高性能電極材料的重要措施。工業(yè)上要求將EMD中的鋅控制在0·000 5%以下。EMD中鋅的存在,將降低其充放電性能。因此在實(shí)際操作中,應(yīng)嚴(yán)格控制成品中的鋅含量。目前分析鋅的方法有熒光法、流動(dòng)注射法、分光光度法、示波極譜法、電位溶出法、原子吸收光度法等,但這些方法存在靈敏度不高、選擇性不好、操作復(fù)雜等問題。本文利用伏安極譜儀和原子吸收儀分別對鋅含量進(jìn)行檢測并做對比,以尋求簡便、準(zhǔn)確的分析方法。 1 試驗(yàn)部分 1·1 儀器與試劑 萬通797型伏安極譜儀(瑞士)具有先進(jìn)的伏安測定工作站,通過USB接口與PC相連。由PC軟件控制測定,記錄測定數(shù)據(jù)并評(píng)估結(jié)果,操作非常簡單。新設(shè)計(jì)的內(nèi)置恒電位器,保證高靈敏度、低噪音,工作電極選擇Metrohm獨(dú)有的多功能電極(MME)。預(yù)先安裝Metrohm應(yīng)用報(bào)告和應(yīng)用簡報(bào)中所有方法(內(nèi)設(shè)220個(gè)現(xiàn)成重要的分析方法)。根據(jù)DIN38406方法測定水中Zn、Cd、Pb、Cu、Ti、Ni、Co、Mn等元素。最大輸出電流±80 mA,最大輸出電位±12 V,電位范圍±5 V,電位掃速(mV/s:1 mV/s(分辨率1 mV);1 mV/s(分辨率10 mV)。 鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液:稱取0·100 0 g金屬鋅(99·99%)于250 mL燒杯中,加10 mL硝酸(1+10),低溫加熱溶解,蒸至近干,冷卻,用水沖洗器皿和杯壁,加熱煮沸,冷卻后移入1 000 mL容量瓶中,以水定容。此溶液含鋅0·1 mg/L;硝酸(優(yōu)級(jí)純,1∶1)鹽酸(優(yōu)級(jí)純,1∶1);混合底液:在300 mL水中加入59 mLw(CH3COOH)=96%的乙酸溶液以及75 mL w(NH3)=25%的氨水溶液。自然冷卻后,用超純水加至500mL,搖勻定容。萬通797型伏安極譜儀擁有獨(dú)特的化學(xué)傳感器,以固定的滴汞電極測試流動(dòng)的測試液,提高了檢測的靈敏度和分辨率。根據(jù)陽極溶出伏安法的原理,富集時(shí)工作電極的電位選擇在被測物質(zhì)的極限電流區(qū)域,金屬離子在汞電極表面還原形成金屬汞齊。因電極表面積很小,經(jīng)較長時(shí)間富集后電極表面汞齊中金屬的濃度相當(dāng)大。溶出時(shí),是以快速的陽極化電位掃面方式,汞齊中的金屬迅速地被氧化,從而產(chǎn)生尖峰狀的溶出電流曲線。 1·2 試驗(yàn)方法 向100 mL容量瓶中移取5·00 mL濃度為100g/L的抗壞血酸溶液,4 mL濃度96%的乙酸溶液,25%的氨水溶液10 mL,200 mL濃度為5 g/L的瓊脂溶液,滴加HCl(1∶1)溶液2滴,每加1種試劑均需搖勻,用二次蒸餾水定容,配制成混合底液。用移液管準(zhǔn)確移取混合底液10·00 mL于小燒杯中,用微量進(jìn)樣器準(zhǔn)確移取一定量鋅的標(biāo)準(zhǔn)液,充分搖勻,在萬通797型伏安極譜儀上,以滴汞電極為工作電極,飽和甘汞電極為參比電極,鉑電極為輔助電極,在起始電位-200 mV,掃描速率為500 mV/s,取二階導(dǎo)數(shù),陰極化掃描,在-1 100 mV處測得鋅離子的二階導(dǎo)數(shù)峰電流強(qiáng)度Ip,結(jié)果見圖1。 2 結(jié)果與討論 2·1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 稱取電解二氧化錳樣品1·000 0 g于50 mL燒杯中,加少量水潤濕,加5 mL鹽酸,低溫加熱數(shù)分鐘,加2 mL硝酸,繼續(xù)加熱至完全溶解至近干。再加鹽酸,加熱至近干(此過程必須將硝酸趕盡,以免影響測定)。冷卻,加幾滴鹽酸,再加少許抗壞血酸,少許瓊脂,加入4·0 mL混合底液,移入50 mL燒杯中,加水搖勻定容。配制鋅標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。配制鋅的標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度C分別為:0·1,0·2,0·3,0·4,0·5 mg/L。本方法的原理是利用峰高與電極反應(yīng)的物質(zhì)濃度成正比的關(guān)系,從而測定鋅的含量。樣品和標(biāo)準(zhǔn)溶液放置片刻,設(shè)置儀器,進(jìn)行測定,樣品按比較法計(jì)算結(jié)果。鋅的濃度在0·1~0·5 mg/L的范圍內(nèi),濃度與峰電流呈良好的線性關(guān)系,如圖2所示。 2·2 干擾元素的影響 實(shí)際操作中,加入抗壞血酸能還原Fe2+和Cu2+并消除其干擾,鋅峰電流基本穩(wěn)定;加入少許瓊脂0·1 g/L,消除鎳的干擾。在測試誤差范圍內(nèi),下列元素不干擾測定(以mg計(jì)):Mg2+、Ca2+(50)、K+、Co2+、Cd2+、Sn2+(10)、Na+(5)、Sb3+(4)、Al3+、As3+(2)、Ni2+、Bi3+(1)。Mn2+的存在對測定產(chǎn)生干擾,可在處理樣品時(shí),加入硝酸,加熱,再分次加入氯酸鉀,煮沸幾分鐘。冷卻片刻,用水沖洗杯壁,再加少許氯酸鉀,加熱煮沸。冷卻過濾,將沉淀除去。抗壞血酸能還原Fe3+和Cu2+并消除其干擾。補(bǔ)加一定量的Fe3+和Cu2+后,按試驗(yàn)方法進(jìn)行,結(jié)果表明,抗壞血酸用量大于015 g,鋅峰電流基本穩(wěn)定。本文選抗壞血酸用量為0·2 g于底液中加入不同量的1 g/L瓊脂,鋅波有上升趨勢;瓊脂用量大于2滴時(shí),鋅波較穩(wěn)定。本文選擇瓊脂用量為2滴[9]。 2·3 方法檢出限對空白進(jìn)行11次平行測定,按標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍計(jì)算,鋅的檢出限為0·05μg/L。 2·4 樣品精密度及回收率電解二氧化錳中鋅的測定及回收率見表1。 2·5 對比試驗(yàn)結(jié)果 取同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品,分別采用伏安極譜儀與原子吸收儀進(jìn)行含量檢測對比試驗(yàn),分析結(jié)果見表2。從表2可以看出,伏安極譜儀測定的結(jié)果與原子吸收測試結(jié)果一致,測試過程簡單、干擾小,結(jié)果準(zhǔn)確,利用伏安極譜儀測試EMD中的鋅完全滿足測試要求。 3 結(jié) 論 3·1 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。從表3可以看出RSD為8·30%,說明此方法重復(fù)性較好,測定結(jié)果具有較高的可信度。 3·2 回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果 回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。本實(shí)驗(yàn)的回收率在94·3%~103·2%之間。從表4看,利用伏安極譜儀和原子吸收儀分別對鋅含量進(jìn)行檢測并做對比,兩者測定結(jié)果接近,而測試過程伏安極譜儀更為簡單、快速。
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極譜儀，極譜分析儀
