CN101609040A - 火焰原子吸收法连续测定硫酸中铁、铜和锰的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火焰原子吸收法连续测定硫酸中铁、铜和锰的方法，该分析方法，采用一次称样，加热分解，定溶后分取试样，加酒石酸消除铅的干扰，用原子吸收分光光度计，可连续测定硫酸中铁、铜、锰的含量，该法方便，快速，准确度高，药品消耗少，环境污染小，适应于蓄电池生产过程的快速分析。

Description

火焰原子吸收法连续测定硫酸中铁、铜和锰的方法

技术领域

本发明属于蓄电池领域，具体涉及一种铅酸蓄电池主要原材料硫酸质量的理化分析方法。

背景技术

蓄电池用硫酸是铅酸蓄电池的主要原材料，其作用是在外电场的作用下硫酸溶液中带正电符的氢离子和带负电符的硫酸根离子能按一定方向迁移，把电量传输到电池的两极，使电池处于工作状态，是良好的电解质。工作状态下的硫酸是用纯水稀释后的稀硫酸，密度在1.24-1.30g/cm³，电阻很小。

硫酸在生产过程中还残留少量杂质，铁、铜、锰是硫酸中的主要杂质来源，对电池的使用有影晌，这三种元素都是变价元素，能使电池产生自放电，使电池容量降低，影响电池寿命。

蓄电池用硫酸中铁、铜、锰的技术要求是依据HG/T2692-2007化工行业标准中的条款进行的，铁含量的测定(5.4)邻菲啰啉分光光度法，铜含量测定(5.10)分光光度法，锰含量测定(5.3)分光光度法，铜和锰的测定方法是原子吸收法，上述方法须在HG/T2692-95标准的基础上得到改进，但分析时间长，药品消耗多，操作步骤繁锁的缺点还存在，还不能适应目前生产需求量大，检测速度要快，准确性要高，以及环境污染要少的特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够快速、准确、连续地检测蓄电池用硫酸中铁、铜、锰元素的方法。

本发明的技术方案如下：

一种火焰原子吸收法连续测定硫酸中铁、铜和锰的方法，其特征在于包括如下步骤：

A、制作工作曲线

调节火焰原子吸收分光光度计到工作状态；分别配制不同浓度的铁、铜和锰的标准溶液，采用火焰原子吸收法对铁、铜和锰的标准溶液进行检测，分别制作铁工作曲线、铜工作曲线和锰工作曲线。

在配制标准溶液过程中，铁标准溶液、铜标准溶液和锰标准溶液分别独立配制，各自选取若干不同的浓度，采用火焰原子吸收法进行检测，制作不同的工作曲线。对于不同浓度的选择，本发明优选分别为0.1、0.25、0.5、1.0、1.5和2.0μg/ml。

采用火焰原子吸收法检测标准溶液或样品溶液时，不同的火焰原子吸收分光光度计，其检测条件会略有不同，但通过常规的实验即可确定最佳条件。

B、检测铜和锰的含量

精确称取浓硫酸，加热蒸干冷却后，加入稀硝酸溶解，定容制得铜锰试样溶液，采用火焰原子吸收法对铜锰试样溶液中的铜和锰分别进行检测，将检测结果与制得的铜、锰工作曲线对比，得出含量。

本发明所指的浓硫酸一般为蓄电池用浓硫酸，因为在蓄电池生产过程中需检测铁、铜、锰的含量。但本发明的方法也可应用于其他种类或用途的浓硫酸。浓硫酸的质量分数为97～99％，一般为98.3％。

本步骤中，定容制得的铜锰试样溶液的浓度在0.01～0.3μg/ml范围内(各种物质的总浓度)。对铜锰试样溶液进行检测时，需分别对铜和锰进行检测，如先对铜含量进行检测，再对锰含量进行检测。

C、检测铁含量

分取铜锰试样溶液，补加稀硝酸后，定容制得铁试样溶液，采用火焰原子吸收法对铁进行检测，将检测结果与铁工作曲线对比，得出含量；

检测铁含量时，只需将步骤B中的铜锰试样溶液分取部分试液即可。定容后铁试样溶液的浓度在0.1～1.0μg/ml的范围内。

D、空白对比

分别取与铜锰试样溶液和铁试样溶液中相同量的稀硝酸，定容至与所述的铜锰试样溶液和铁试样溶液相同的体积，分别制得火焰原子吸收法测定过程中所需的空白溶液。各步骤的空白溶液需分别配制，即先取与铜锰试样溶液中相同量的稀硝酸，定容至与铜锰试样溶液相同的体积，制得铜锰试样空白溶液，用于步骤B中；再取与铁试样溶液中相同量的稀硝酸，定容至与铁试样溶液相同的体积，制成铁试样空白溶液，用于步骤C中。

步骤B、C或D中所述的稀硝酸，其体积浓度为10～30％，优选为1+4稀硝酸，即20％的稀硝酸。稀硝酸中优选含有酒石酸，以消除铅的干扰，稀硝酸中酒石酸的含量优选为0.1～0.01g/mL。实验证明；不加酒石酸，铅在大于等于0.004％范围内会干扰铁、铜和锰的测定，使结果偏低，这是由于形成硫酸铅所至。

本发明基于铁、铜、锰在浓硫酸中所占的质量分数不同，铁小于等于0.005％，铜小于等于0.0005％，锰小于等于0.00005％，一次称取硫酸试样10±1g，加热蒸干后，用硝酸定溶至100ml，用原子吸收法测定。其中铜锰的质量分数较小，检测值均落在铜锰标准曲线范围内，检测结果准确。而铁的质量分数较大，将上述试样溶液稀释后(如十倍)，铁的检测值也能落在铁的标准曲线范围内。如果测定铁不采用稀释的方法，减小一次称样量，则因铜、锰的质量分数较小，降低了铜锰检测的灵敏度，会产生检测误差，而且增大铁标准溶液的浓度，会扩大曲线测量值范围，产生曲线偏差增大。

本发明中的铜锰试样溶液的浓度，为0.01～0.3μg/ml，铁试样溶液的浓度，为0.1～1.0μg/ml，其中铜锰试样溶液与铁试样溶液中硝酸的含量相同。

原子吸收法是基于物质所产生的原子蒸汽对特定谱线(通常是待测元素的特征谱线)的吸收作用来进行定量分析的一种方法。所以，原子吸收法选择性好，元素干扰较小。实验证明；本发明的方法中铁、铜、锰试液各单独分别测定与铁铜锰混合试液测定的值勤一致，互不干扰，非金属元素不干扰测定。

本发明采用火焰原子吸收分光光度法，一次称取试样，加热分解硫酸，用稀硝酸溶解残渣，定溶后，分取试样，可连续测定硫酸中的铁、铜、锰含量。

铁、铜、锰在线性为0.1～2.0μg/ml的曲线范围内所得相关系数均为0.9995以上，回收率分别为99.4％～107.0％，99.2％～104.8％，101.0％～104.0％，相对标准偏差分别为0.7％，3.2％，1.7％。

原子吸收法选择性好，灵敏度高，避免化学干扰，减少多次称样带进误差使不确定度分量减小。本发明采用火焰原子吸收分光光度计一次称样，加热分解，分取试样，连续测定蓄电池硫酸中铁、铜、锰的含量，可达到快速，简便，准确，药品消耗少，环境污染小。

本发明的方法减少了繁锁的化学反应过程和操作过程，分取试样提高称量精度；与HG/T2692-2007化工行业标准中采用的分光光度法相比较，精度高，速度快。既能满足生产需求的快速分析要求，同时也能满足常规分析的要求。

具体实施方式

实施例1

1、试剂与仪器

铁标准溶液；100μg/ml(由三氧化二铁99.99％配制)

铜标准溶液；100μg/ml(由铜片99.999％配制)

锰标准溶液；100μg/ml(由金属锰99.999％配制)

硝酸；1+4(100ml浓硝酸+25g优级纯酒石酸+去离子水配制成500ml)

上海分析仪器总厂361型原子吸收分光光度计

2、调节原子吸收分光光度计到工作状态。

	波长λ/nm	带宽nm	灯电流I/min	空气流量L/min	炔流量L/min	燃烧器高度H/mm
							Fe	248.33	0.2	8	7.0	1.5	3
Cu	324.75	0.5	4	6.5	1.2	3
							Mn	279.48	0.2	5	6.5	1.2	3

3、分析方法；

1、配制铁、铜、锰标准溶液，浓度分别为0.1、0.25、0.5、1.0、1.5、2.0μg/ml，作工作曲线。

标准曲线基本参数

线性范围μg/ml	回归方程	相关系数(γ)
			0.1-2.0	γFe＝0.00435+0.0893x	0.99947
0.1-2.0	γCu＝0.002734+0.1332x	0.9997
			0.1-2.0	γMn＝0.009679+0.26148x	0.99947

2、称取一批蓄电池用10±1(g)±0.0001(g)浓硫酸于100ml烧杯中，在电炉上小火加热，蒸干，冷却，加入1+4稀硝酸10ml加热溶解，冷却，移至100ml容量瓶中稀释至刻度(测定铜、锰)。

3、在上述溶液中，用移液管分取10ml于100ml容量瓶中，补加1+4硝酸9ml，用水稀释至刻度(测定铁)。

4、空白：取10ml1+4硝酸于100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，分别作铁、铜、锰的空白测定。

5、结果计算：

样品(浓H₂SO₄)在分析天平上称量为：10.0924(g)

样品中铜的原子吸收测量值为：0.121μg/ml

样品中锰的原子吸收测量值为：0.036μg/ml

样品中铁的原子吸收测量值为：0.454μg/ml

$\mathrm{Cu}\%=\frac{0.121\mathrm{\μg}/\mathrm{ml}\×100\mathrm{ml}\×{10}^{-6}}{10.0924}\×100=0.00012$

$\mathrm{Mn}\%=\frac{0.036\mathrm{\μg}/\mathrm{ml}\×100\mathrm{ml}\×{10}^{-6}}{10.0924}\×100=0.000036$

$\mathrm{Fe}\%=\frac{0.454\mathrm{\μg}/\mathrm{ml}\×100\mathrm{ml}\×{10}^{-6}}{10.0924\×\frac{10}{100}}\×100=0.0045$

实施例2、准确度试验

1.试剂配制与仪器工作状态与实施例1相同。

2.①用6只小烧杯，各称取10(g)浓硫酸加热，蒸干，加入1+4稀硝酸10ml加热溶解，分别加入浓度为0.1、0.25、0.5、1.0、1.5、2.0μg/ml的铜、锰标准溶液稀释至100ml容量瓶刻度，进行回收测定。

②再用1只小烧杯，称取10(g)浓硫酸加热，蒸干，加入1+4硝酸10ml，加热溶解，稀释至100ml。用移液管各分取10ml，于6只100ml，容量瓶中，分别加入浓度为0.1、0.25、0.5、1.0、1.5、2.0μg/ml的铁标准溶液，各补加1+4稀硝酸9ml，用水稀释至刻度作铁的回收测定。

加标后，对铁、铜、锰在0.1～2.0μg/ml范围内作回收试验，铁的回收率在99.4～107.0％之间，铜的回收率在99.2～104.8％之间，锰的回收率在101.0～104.0％之间。

样品加标回收试验结果(n＝4)

加入量μg/ml	试样含量	回收值	回收率(Fe)	试样含量	回收值	回收率(Cu)	试样含量	回收值	回收率(Mn)
										0.1	0.483	0.590	107.0	0.008	0.109	101.0	0.038	0.142	104.0
0.25	0.483	0.747	105.6	0.008	0.270	104.8	0.038	0.297	103.6
										0.5	0.483	0.997	102.8	0.008	0.516	101.6	0.038	0.543	101.0
1.0	0.483	1.477	99.4	0.008	1.00	99.2	0.0380.038	1.055	101.7
										1.5	0.483	2.014	102.0	0.008	1.524	101.0	0.038	1.558	101.3
2.0	0.483	2.597	105.7	0.008	2.009	100.0	0.038	2.112	103.7

实施例3、精密度试验与结果比较

1.试剂配制与仪器工作状态与实施例1相同，步骤与实施例1相同。

2.蓄电池生产现场浓硫酸试样用原子吸收法与分光光度法比较试验

原子吸收法与分光光度法比较，结果基本吻合。

Claims (7)

1、一种火焰原子吸收法连续测定硫酸中铁、铜和锰的方法，其特征在于包括如下步骤：

A、制作工作曲线

调节火焰原子吸收分光光度计到工作状态；分别配制不同浓度的铁、铜和锰的标准溶液，采用火焰原子吸收法对铁、铜和锰的标准溶液进行检测，分别制作铁工作曲线、铜工作曲线和锰工作曲线；

B、检测铜和锰的含量

精确称取浓硫酸，加热蒸干冷却后，加入稀硝酸溶解，定容制得铜锰试样溶液，采用火焰原子吸收法对铜锰试样溶液中的铜和锰分别进行检测，并与制得的铜、锰工作曲线对比得出含量；

C、检测铁含量

分取铜锰试样溶液，补加稀硝酸后，定容制得铁试样溶液，采用火焰原子吸收法对铁进行检测，并与铁工作曲线对比得出含量；

D、空白对比

分别取与铜锰试样溶液和铁试样溶液中相同量的稀硝酸，定容至与所述的铜锰试样溶液和铁试样溶液相同的体积，分别制得火焰原子吸收法测定过程中所需的空白溶液。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤B、C或D中所述的稀硝酸中含有酒石酸。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤B、C或D中所述的稀硝酸中含有0.1～0.01g/mL的酒石酸。

4、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤B、C或D中所述的稀硝酸的体积浓度为10～30％。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤A中所述的不同浓度分别为0.1、0.25、0.5、1.0、1.5和2.0μg/ml。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的铜锰试样溶液的浓度为0.01～0.3μg/ml。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的铁试样溶液的浓度为0.1～1.0μg/ml。