CN102590122A - 一种废旧镍镉电池中镉含量的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种废旧镍镉电池中镉含量的测定方法，包括王水溶解试样，除铁、镍，返滴定法测镉钴总量以及常规法测钴含量等步骤，最后通过减差计算得镉含量。本方法误差小、结果准确、精密度高，填补了废镍镉电池中镉测定的空白，对废镍镉电池回收行业的健康发展有重要意义。

Description

一种废旧镍镉电池中镉含量的测定方法

技术领域

本发明涉及废旧镍镉电池中镉含量的测定方法。

背景技术

废旧镍镉电池因含重金属镉，相对其他电池其对环境与人体健康的危害更为严重。早在2003年2月，欧盟委员会就颁布了《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》(RoHs指令)，规定镉的含量不得超过100ppm。因此，废旧镍镉电池的回收处理受到国家与社会各界高度关注。

目前，虽然国家制定了一些有关废旧电池回收的政策与管理办法，但相关的国家标准文件与实施办法均未有建立。废旧镍镉电池作为高危险废弃物，其中镉含量的测定方法至今未见相关报道，这显然阻碍了废镍镉电池的回收处理，同时不利于废镍镉电池回收行业的规范化与健康发展。

镉的测定一般采用原子吸收光度法和EDTA间接测定方法，原子吸收光度法适于低含量镉的测定，EDTA间接测定法虽可用于高含量镉的测定，但目前，尚未发现有关使用EDTA间接测定法测定废镍镉电池中镉的方法及报道，且废镍镉电池中含有大量的镍和少量的钴、以及作为导电基体的穿孔金属铁片和铁金属外壳，电池中高杂质背景对镉的准确测定带来很大的干扰与困难。

发明内容

针对以上技术方案的不足，本发明公开了一种精度高、准确性好的废旧镍镉电池中镉含量的测定方法。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

(1)称取1.0000～1.5000g粉碎后的废旧镍镉电池粉于250ml烧杯中，加10～15ml王水(V_盐酸∶V_硝酸＝3∶1)充分溶解后用中速滤纸过滤，并洗涤烧杯和沉淀4～6次，滤液及洗液移入250ml容量瓶，定容。

(2)移取25ml上述溶液于250ml烧杯中，用50％的氨水调溶液pH至4.4～4.5，加热至氢氧化铁沉淀析出，试样冷却至50～70℃，搅拌加入20～35ml浓度为10g/L的丁二酮肟乙醇溶液沉镍，后加入20ml浓度为500g/L的乙酸铵溶液，静置15～20min，用中速滤纸过滤，并洗涤烧杯和沉淀4～6次，滤液及洗液置于500ml烧杯中。

(3)滤液经低温蒸干后加入5ml硝酸再次蒸干，用少量水洗涤表面皿和杯壁，加热至盐类溶解，加入2ml浓度为200g/L的氟化钾溶液、15ml乙酸-乙酸钠溶液，两滴二甲酚橙指示剂(1g/L)，并用50％的氨水调节pH至6.1～6.2，然后加入过量EDTA标准溶液，用Zn标准溶液返滴定至微紫色，即为终点，测出镉钴总量。

4)常规法测试样中钴含量，用差减法计算镍镉电池中镉含量。

如上所述的一种废旧镍镉电池中镉含量的测定方法，结果计算公式为：

${\mathrm{\ω}}_{\mathrm{Cd}}(\%)=\frac{(c_1\·V_1-c_2\·V_2)\×0.11241\×V_3}{m_0\·V_0}-1.91\×{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{Co}}(\%)$

式中：c₁——EDTA标准溶液浓度，mol/L

c₂——锌标准溶液浓度，mol/L

V₁——移取EDTA标准溶液的体积，mL

V₂——滴定消耗锌标准溶液的体积，mL

V₀——试样溶解后定容体积，mL

V₃——移取试样溶液的体积，mL

m₀——称取的试样质量，g

0.11241——镉的毫摩尔质量，g/mmol

1.91——镉与钴的摩尔质量比系数

本发明通过采用王水将试样全部溶解，除去溶液中铁、镍杂质背景，EDTA测镉钴总量，常规法测钴量，差减计算得出镍镉电池中镉的含量。本方法重复性实验，测定结果的相对标准偏差RSD≤0.5％，变异系数≤0.5％，共存离子干扰实验结果，变异系数≤0.5％；本发明误差小，结果准确，精密度高，填补了废镍镉电池中镉测定的空白，对废镍镉电池回收行业的健康发展有重要意义。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行详细说明。

1.主要试剂及仪器：

1.1.盐酸(ρ＝1.19g/ml)

1.2.盐酸(浓度为50％)

1.3.硝酸(ρ＝1.42g/ml)

1.4.王水(盐酸∶硝酸＝3∶1)

1.5.氨水(ρ＝0.90g/ml)

1.6.氨水(浓度为50％)

1.7.乙酸铵溶液(500g/L)

1.8.氟化钾溶液(200g/L)

1.9.丁二酮肟乙醇溶液(10g/L)：称取10g丁二酮肟置于1000ml烧杯中，加入1000ml乙醇(ρ＝0.789g/L)，搅拌至丁二酮肟溶解完全。

1.10.二甲酚橙(1g/L)

1.11.乙酸-乙酸钠溶液(PH＝6)：称取10g乙酸钠(CH₃COONa·3H₂O)于100ml量杯中，加10ml乙酸(1mol/L)，用水稀释至100ml，混匀。

1.12.锌标准溶液(0.015mol/L)：称取1.0000g金属锌(≥99.99％)于烧杯中，加20ml盐酸(50％)，加热溶解，冷却后移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

1.13.EDTA标准溶液(0.013mol/L)：称取4gEDTA于250ml烧杯中，用水加热溶解，冷却后定容至1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，用锌标准溶液标定。

1.14.镉标准溶液(1.1000g/L)：准确称取1.1000g镉金属置于250ml烧杯中，加入20ml王水，低温加热溶解，冷却后移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，用EDTA标准溶液标定。

1.16.空气-乙炔火焰原子吸收光谱仪。

2测定

2.1重复性实验

取一支广州丰利有限公司生产的超音速镍镉AAA型电池，经破碎制成粉样，称取1.2034g(m₀)试样于250ml烧杯中，加10～15ml王水加热溶解，待试样溶解完全后，取下冷却，用中速滤纸过滤，洗涤烧杯和沉淀5次，滤液移入250ml(V₃)容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，用25ml(V₀)移液管移取待测试样于250ml烧杯中，用氨水(50％)调节PH＝4.0～4.5，低温加热至沉淀析出，取下冷却至50～70℃，在不断搅拌下加入25ml丁二酮肟乙醇溶液(10g/L)，20ml乙酸铵溶液(500g/L)，静置15min，用中速滤纸过滤于500ml烧杯中，洗涤烧杯和沉淀5次，滤液低温蒸至近干，加入5ml硝酸，继续蒸至近干，取下冷却，用少量水洗涤表面皿和杯壁，加热至盐类溶解，加入2ml氟化钾溶液(200g/L)、15ml乙酸-乙酸钠溶液，两滴二甲酚橙指示剂(1g/L)，用氨水(50％)调节PH＝6.1～6.2，加入25ml(V₁)EDTA标准溶液(c₁＝0.01325mol/L)，用Zn标准溶液(c₂＝0.01529mol/L)滴定至微紫色，消耗Zn标准溶液5.17ml(V₂)。

移取2ml待测试样至100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，使用空气-乙炔火焰，于原子吸收光谱仪波长240.7nm处进行钴的测定，试样中钴含量为1.35％(ωCo)，根据公式计算出试样中镉含量(ωCd)：

${\mathrm{\ω}}_{\mathrm{Cd}}(\%)=\frac{(c_1\·V_1-c_2\·V_2)\×0.11241\×V_3}{m_0\·V_0}\×100\%-1.91\×{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{Co}}(\%)$

$=\frac{(0.01325\×25-0.01529\×5.17)\×0.11241\×250}{1.2034\×25}\×100\%-1.91\×1.35$

按照上述测定方法分别对试样进行7次重复试验，结果见表1。

表1重复性实验结果及分析

2.2共存离子干扰实验

按镍镉AAA型电池中镍18％、铁15％、镉20％、钴1.35％的比例，取10ml镉标准溶液(c＝1.1040g/L)，加入不同份量的镍、铁、钴，按实验方法进行测定，数据见表2。

表2共存离子干扰实验结果及分析

综上所述，本发明并不局限于上述实施方式，本领域一般技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化，均在本发明的保护范围之内内。

Claims (3)

1.一种废旧镍镉电池中镉含量的测定方法，包括如下步骤：

(1)称取1.0000～1.5000g粉碎后的废旧镍镉电池粉，经王水充分溶解后过滤，滤液定容至250ml得到待测试样；

(2)移取25ml待测试样，用50％的氨水调溶液pH至4.4～4.5，加热至氢氧化铁沉淀析出，试样冷却至50～70℃，搅拌加入20～35ml浓度为10g/L的丁二酮肟乙醇溶液沉镍，后加入20ml浓度为500g/L的乙酸铵溶液，静置15～20min，过滤；

(3)滤液蒸干后加入5ml硝酸再次蒸干，后加入2ml浓度为200g/L的氟化钾溶液、15ml乙酸-乙酸钠溶液，以浓度为1g/L的二甲酚橙作为指示剂，并用含量为50％的氨水调节pH至6.1～6.2，然后加入过量EDTA标准溶液，用Zn标准溶液返滴定至终点，测出镉钴总量；

(4)常规法测试样中钴含量，用差减法计算镍镉电池中镉含量，

镉含量计算公式为：

${\mathrm{\ω}}_{\mathrm{Cd}}(\%)=\frac{(c_1\·V_1-c_2\·V_2)\×0.11241\×V_3}{m_0\·V_0}-1.91\×{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{Co}}(\%)$

式中：c₁——EDTA标准溶液浓度，mol/L

c₂——锌标准溶液浓度，mol/L

V₁——移取EDTA标准溶液的体积，mL

V₂——滴定消耗锌标准溶液的体积，mL

V₀——试样溶解后定容体积，mL

V₃——移取试样溶液的体积，mL

m₀——称取的试样质量，g。

2.根据权利要求1所述的废旧镍镉电池中镉含量的测定方法，其特征在于：称取1g金属锌于烧杯中，加20ml浓度为50％的盐酸，加热溶解，冷却后移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，制得锌标准溶液。

3.根据权利要求1所述的废旧镍镉电池中镉含量的测定方法，其特征在于：称取4gEDTA于250ml烧杯中，用水加热溶解，冷却后定容至1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，制得EDTA标准溶液。