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極譜法測定電解二氧化錳中鋅的研究

【標    題】:

極譜法測定電解二氧化錳中鋅的研究


【作者單位】:

山東濟寧東盛電子儀器有限公司


【內容摘要】:   電解二氧化錳(EMD)是重要的電極材料,極譜儀廣泛應用于電池的生產。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。因此在實際操作中,應嚴格控制成品中的鋅含量。目前分析鋅的方法有熒光法、流動注射法、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行檢測并做對比,以尋求簡便、準確的分析方法。    1 試驗部分  &nb [更多詳細]

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【正文內容】:
   電解二氧化錳(EMD)是重要的電極材料,極譜儀廣泛應用于電池的生產。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。因此在實際操作中,應嚴格控制成品中的鋅含量。目前分析鋅的方法有熒光法、流動注射法、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行檢測并做對比,以尋求簡便、準確的分析方法。
    1 試驗部分
    1·1 儀器與試劑
    萬通797型伏安極譜儀(瑞士)具有先進的伏安測定工作站,通過USB接口與PC相連。由PC軟件控制測定,記錄測定數據并評估結果,操作非常簡單。新設計的內置恒電位器,保證高靈敏度、低噪音,工作電極選擇Metrohm獨有的多功能電極(MME)。預先安裝Metrohm應用報告和應用簡報中所有方法(內設220個現成重要的分析方法)。根據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)。
    鋅標準溶液: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(優級純,1∶1)鹽酸(優級純,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特的化學傳感器,以固定的滴汞電極測試流動的測試液,提高了檢測的靈敏度和分辨率。根據陽極溶出伏安法的原理,富集時工作電極的電位選擇在被測物質的極限電流區域,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,經較長時間富集后電極表面汞齊中金屬的濃度相當大。溶出時,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,從而產生尖峰狀的溶出電流曲線。
    1·2 試驗方法
    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。用移液管準確移取混合底液10·00 mL于小燒杯中,用微量進樣器準確移取一定量鋅的標準液,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,取二階導數,陰極化掃描,在-1 100 mV處測得鋅離子的二階導數峰電流強度Ip,結果見圖1。
    2 結果與討論
    2·1 實驗內容
    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,低溫加熱數分鐘,加2 mL硝酸,繼續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。配制鋅標準系列溶液。配制鋅的標準溶液的濃度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的物質濃度成正比的關系,從而測定鋅的含量。樣品和標準溶液放置片刻,設置儀器,進行測定,樣品按比較法計算結果。鋅的濃度在0·1~0·5 mg/L的范圍內,濃度與峰電流呈良好的線性關系,如圖2所示。
    2·2 干擾元素的影響
    實際操作中,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,下列元素不干擾測定(以mg計):Mg2+、Ca2+(50)、K+、Co2+、Cd2+、Sn2+(10)、Na+(5)、Sb3+(4)、Al3+、As3+(2)、Ni2+、Bi3+(1)。Mn2+的存在對測定產生干擾,可在處理樣品時,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。補加一定量的Fe3+和Cu2+后,按試驗方法進行,結果表明,抗壞血酸用量大于015 g,鋅峰電流基本穩定。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,鋅波較穩定。本文選擇瓊脂用量為2滴[9]。
    2·3 方法檢出限對空白進行11次平行測定,按標準偏差的3倍計算,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 對比試驗結果
    取同一個標準樣品,分別采用伏安極譜儀與原子吸收儀進行含量檢測對比試驗,分析結果見表2。從表2可以看出,伏安極譜儀測定的結果與原子吸收測試結果一致,測試過程簡單、干擾小,結果準確,利用伏安極譜儀測試EMD中的鋅完全滿足測試要求。
    3 結 論
    3·1 重復性實驗結果
    重復性實驗結果見表3。從表3可以看出RSD為8·30%,說明此方法重復性較好,測定結果具有較高的可信度。
    3·2 回收率實驗結果
    回收實驗結果見表4。本實驗的回收率在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行檢測并做對比,兩者測定結果接近,而測試過程伏安極譜儀更為簡單、快速。
 

 
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