一
目的
鎳的用途以及在自然界中的分布都較為廣泛,準(zhǔn)確測(cè)定工業(yè)固體廢物和鎳精礦(以下統(tǒng)稱固廢)中的鎳含量,直接服務(wù)于生產(chǎn)和貿(mào)易,實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬的資源化回收和保護(hù)環(huán)境,具有重要的意義。目前,測(cè)定固廢中的鎳含量,主要分析方法有化學(xué)法、原子吸收光譜法和電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法等。由于固廢中鎳在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中,其鎳含量的精準(zhǔn)度要求較高,一般應(yīng)用常規(guī)化學(xué)分析方法——EDTA滴定法,主要依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法 《YS/T 341.1-2006鎳精礦化學(xué)分析方法 鎳量的測(cè)定 丁二酮肟沉淀分離-EDTA滴定法》和《礦石及有色金屬分析手冊(cè)》的規(guī)定測(cè)定鎳含量。
測(cè)量不確定度是評(píng)定測(cè)量水平的主要指標(biāo),它合理地表征了被測(cè)量值的分散性測(cè)量及結(jié)果的相關(guān)聯(lián)性,因此,合理評(píng)定測(cè)量結(jié)果的不確定度是分析實(shí)驗(yàn)室很重視的問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《CNAS-GL06:2006(化學(xué)領(lǐng)域不確定度指南)》、《JJG1059.1-2012測(cè)量不確定度評(píng)定和表示》和JJF1135-2005《化學(xué)分析測(cè)量不確定度評(píng)定》,對(duì)鎳含量的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了不確定度評(píng)定的深入探討,評(píng)定EDTA滴定法測(cè)定固廢中鎳含量的測(cè)量不確定度,分析測(cè)定中的不確定度來(lái)源,并對(duì)其各分量進(jìn)行了評(píng)估,探討可能導(dǎo)入的不確定度和對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響,從而保證檢測(cè)結(jié)果的有效性和合理性。
二
適用范圍
適用于EDTA滴定法測(cè)定固廢中鎳含量的測(cè)量不確定度評(píng)定。
三
實(shí)驗(yàn)部分
1
測(cè)試原理
在檸檬酸鹽存在下的微氨性溶液中,用丁二酮肟沉淀鎳與干擾元素分離,殘存的微量干擾元素用硫代硫酸鈉掩蔽,加入過(guò)量的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液與鎳形成螯合物,過(guò)量的EDTA用鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴定。
2
儀器
AL-204型電子天平(瑞士);JH404-2調(diào)溫電熱板(上海錦凱科儀器有限公司,3.6kw)。
3
試劑
分析中所用水為蒸餾水,所用試劑如無(wú)特殊說(shuō)明均為分析純。
4
測(cè)試過(guò)程
①消解:稱取0.2000~0.5000g樣品于400mL燒杯中;加0.5g氟化銨(樣品中硅含量不高時(shí)可不加),10mL鹽酸蓋上表面皿加熱3~5分鐘,再加10mL硝酸,5mL硫酸,繼續(xù)加熱蒸發(fā)至冒大量三氧化硫白煙(若此時(shí)樣品仍未消解完全,可補(bǔ)加1~2ml高氯酸蓋上表面皿繼續(xù)加熱),再將表面皿移離燒杯口一點(diǎn)距離使得三氧化硫白煙冒盡,取下冷卻,用熱水洗表面皿及杯壁,加入5ml鹽酸使可溶鹽溶解;
②除雜:加沸水至150mL左右,再加2g氯化銨,并在攪拌下加入10~20mL300g/L檸檬酸鈉(若樣品中含鐵等金屬離子較多,檸檬酸鈉量可增加至30mL),用氨水調(diào)至pH8~9(用pH試紙?jiān)嚕?/span>
加30mL丁二酮肟乙醇溶液(若所取樣品中鎳含量較高,可適當(dāng)增大加入量,但總加入量不宜超過(guò)50mL),在70℃左右保溫30min;以定性濾紙過(guò)濾,用熱水洗表面皿及杯壁3~5次,洗沉淀8~10次;
將沉淀用熱鹽酸(2+1)溶于原燒杯中,待紅色絡(luò)合物完全溶解后,再用熱鹽酸洗濾紙3~5次,用熱水洗盡濾紙(取適量最新濾液在pH8~9條件下用丁二酮肟乙醇溶液檢驗(yàn)是否變紅,若不出現(xiàn)紅色,說(shuō)明濾紙已洗盡);在低溫電爐上蒸至3~5mL取下,用熱水洗表皿及杯壁,冷卻;
③滴定:向溶液中加入1滴1g/L甲基橙指示劑,用氨水(1+1)調(diào)成溶液剛剛由紅變黃,加15mL乙酸-乙酸鈉緩沖溶液,10mL硫代硫酸鈉溶液;
加水至100mL左右,用滴定管準(zhǔn)確加入10~30mLEDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液(其量是使鎳完全絡(luò)合并過(guò)量5~10mL),搖勻,加3~5滴二甲酚橙指示劑,用鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至溶液由黃色變?yōu)槌燃t色。
四
立數(shù)學(xué)模型
固廢中鎳的含量:
式中:Ni —— 固廢中鎳的含量,單位 %;
C1—— EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的摩爾濃度,moL/L;
V1—— 加入EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL;
C2—— 氯化鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液摩爾濃度,moL/L;
V1—— 消耗氯化鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液體積,mL;
m —— 固廢樣品的稱樣量,單位g;
M —— 鎳的摩爾質(zhì)量58.69(g/moL)
五
不確定度分量的主要來(lái)源和分類
1
A類不確定度分量
重復(fù)測(cè)量產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。
2
B類不確定度分量
(1)樣品前處理產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:主要是樣品的質(zhì)量 m 帶來(lái)的不確定度;
(2)滴定樣品消耗氯化鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液體積產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度,包括:移取移取10.00mL EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度、滴定管容量允許誤差、校準(zhǔn)溫度差異和肉眼判斷滴定終點(diǎn)引入的偏差。
(3)EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液配制和標(biāo)定產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Ur(X5):包括配制氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)貯備液引入的不確定度、移取10.0 mL氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)貯備液引入的不確定度、滴定氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)貯備液所消耗 EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定液體積引入的不確定度。
(4)氯化鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液配制和標(biāo)定產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Ur(X6),包括:配制和標(biāo)定氯化鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度、移取 20.00mLEDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度、滴定EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液所消耗氯化鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定液體積引入的不確定度。
(5)鎳摩爾質(zhì)量產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度Ur(X7)。
(6)試劑空白產(chǎn)生的不確定度。本實(shí)驗(yàn)所用試劑均為分析純,符合本法要求,因而扣除空白所導(dǎo)致的微小變化產(chǎn)生的影響很小,可以忽略不計(jì)。
六
不確定度分量評(píng)定
A類不確定度即通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法,在重復(fù)性條件或復(fù)現(xiàn)性條件下,得出 n 個(gè)獨(dú)立觀測(cè)結(jié)果而得出的不確定度。在規(guī)范化的常規(guī)測(cè)試中,測(cè)量結(jié)果的 A 類不確定度不一定每一次測(cè)量時(shí)重新評(píng)定,可直接采用預(yù)先評(píng)定的結(jié)果。一般采用合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差。
對(duì)同一固廢樣品平行測(cè)定10次,氯化鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度為0.02889mol/L,準(zhǔn)確移取10.00mL EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液(濃度為0.03145mol/L)。
從不確定度分量圓柱圖可以看出,B類不確定度中樣品滴定消耗氯化鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定液體積的不確定度相對(duì)較大,是不確定度的主要影響因素,其次是EDTA和氯化鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的配制和標(biāo)定在整個(gè)分析中影響相對(duì)也較大,也是不確定度的主要來(lái)源。其它部分如鎳摩爾質(zhì)量的不確定度、前處理及天平和稱量重復(fù)性的不確定度影響較小。