一种微波消解-滴定法测定铅冶炼底吹烟灰中高品位镉含量的方法与流程

本发明属于分析化学，具体涉及一种微波消解-滴定法测定铅冶炼底吹烟灰中高品位镉含量的方法。

背景技术：

1、镉的测定方法有多种，包括石墨炉原子吸收光谱法、电化学分析法、阳极溶出伏安法、扫描极谱分析法、胶体金免疫层析技术、化学比色法、电感耦合等离子体质谱等。石墨炉原子吸收光谱法，适用于各类食品和土壤中镉的测定。电化学分析法包括阳极溶出伏安法和扫描极谱分析法等，适用于重金属镉的检测。胶体金免疫层析技术，适用于快速检测镉离子。化学比色法，在强碱性溶液中，水样中的镉离子与双硫腙反应后进行分光光度测定。根据不同的应用场景和需求，可以选择适合的测定方法，例如，在环境监测、食品安全、医学诊断等领域，都有特定的镉测定技术和标准。

2、目前镉的检测具有参考价值的检测方法主要有原子吸收光谱法：gb/t8151.8-2012，检测范围0.10-2.00％；电感耦合等离子体发射光谱法：gb/t8151.20-2012，检测范围0.050-2.00％；gb/t 3884.18-2023，检测范围0.003-0.40％；gb/t 12689.12-2004，检测范围0.0005-0.50％等，以及x射线荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法、双硫腙萃取光度法、镉试剂分光光度法等。由于仪器设备简单、分析成本低，分光光度法是最常用的方法。以上检测方法均针对于微量、痕量镉的测定，对于大于5％镉的测定查到ys/t 1512.7-2021《铜冶炼烟尘化学分析方法镉含量的测定火焰原子吸收光谱法和滴定法》，该标准对于5.00-17.00％含量的镉，采用返滴定法，该方法采用1g/l的锌标准溶液进行滴定，金属锌价格昂贵、用量大，成本高。此外，须做滤渣的数据补正，操作繁琐、流程长，结果准确度低，不适宜开展批量样品的检测。在采用该方法分析铅冶炼底吹烟灰中镉时，因为样品性质差异和含杂不同，样品溶解过程迸溅严重、滴定结果的重复性差，无法得到镉的准确结果。对于大于17％含量的测定未查到相关检测依据，同时铜冶炼烟尘和铅冶炼底吹烟灰分属于两种冶炼系统，样品性质和含杂相差甚远，在采用ys/t 1512.7-2021滴定法测定铅冶炼底吹烟灰中镉含量时方法不适用。

3、铅冶炼底吹烟灰中含有较多的铅、镉及其他有价金属，铅含量达到50％，镉含量达到20％以上，如果不能有效富集回收造成伴生资源巨大浪费。公布号为cn102757023 a的发明专利《从铅冶炼烟灰中回收硒的方法》、公布号为cn102757024 a的发明专利《从铅冶炼烟灰中回收碲的方法》，公布号为cn 104263954b的中国专利公开了《一种铅冶炼底吹炉烟尘综合利用的方法》，可以有效回收、综合利用底吹炉烟尘。从化工冶炼技术角度对如何回收有色金属资源进行了研究，并不涉及化学分析检测技术。公布号为cn 104263954 b的发明专利公布了《一种铅冶炼中产生的含铅烟尘综合回收利用的方法》，能够对铅冶炼底吹炉烟尘中5％～10％的锌、20％左右的镉和40％左右的铅有效的进行回收再利用，并不涉及化学分析检测技术。

4、公布号为cn 103163118 b的中国专利公开了icp法测量环境样品中痕量镉的测定。公布号为cn102478520 a《锌基中微量镉的测定》，公布了在大量铜、锌、铅等重金属离子的干扰存在下应用模糊预测技术快速确定油液体系中微量镉的最佳测定条件。公布号为cn111458332 a的发明专利《从混合铅锌镉精矿中测定铅、锌、镉的方法》，采用沉淀、掩蔽、差减等方法，解决了混合铅锌镉精矿中，样品铅、锌、镉含量都大于4％且同时测定铅量、锌量和镉量的问题。此方法操作过程繁琐，时间长，不容易掌握。由于样品性质差异和含杂不同，在采用铅冶炼底吹烟灰进行实验验证时，该方法存在技术缺陷较多、不适用。

5、锌镉属于同组元素，化学性质相近，要实现镉的单独测定，锌会产生严重干扰，必须将锌去除或掩蔽。碘化钾、焦磷酸钠可以用来掩蔽镉，成功掩蔽锌而准确滴定镉的方法，一直以来是行业内的共性技术难题，并没有查到锌元素适宜的掩蔽剂。且高品位镉的测定采用edta滴定法，滴定过程颜色变化迟缓、拖尾严重，没有明显的终点突跃，无法得到镉的准确含量。目前尚没有查到镉精矿中镉的检测方法。因此，研究高含量镉的测定方法，辅助回收伴生有色金属资源，提高含镉资源的利用率，减少资源浪费，产生经济效益，具有非常好的价值和应用前景。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种微波消解-滴定法测定铅冶炼底吹烟灰中高品位镉含量的方法，解决了现有技术中直接滴定法终点突跃不明显、拖尾的问题。本发明方法容易掌握、准确度高、成本低、环境友好、尤其适用于含镉＞20％，含锌0.x％、含铅50％的铅冶炼底吹烟灰中镉含量的准确测定。

2、本发明的实现过程如下：

3、一种微波消解-滴定法测定铅冶炼底吹烟灰中高品位镉含量的方法，包括如下步骤：

4、(1)称取铅冶炼底吹烟灰试样，通过微波消解法消解试样，得到试样溶液；

5、(2)将试样溶液转移至容量瓶并加入水，定容，得到溶液b；

6、(3)移取体积为v1的锌基准溶液a和体积为v2的溶液b置于容器中，滴加二甲酚橙指示剂，以六次甲基四胺缓冲溶液调节溶液至紫红色并过量5ml，以edta标准溶液滴定至溶液由紫红色变为亮黄色为终点，记录滴定消耗的edta标准溶液的体积v；

7、(4)根据公式计算镉含量：

8、

9、式中：

10、wcd---镉含量，％；

11、c---edta标准溶液的浓度，mol/l；

12、c1---锌基准溶液的浓度，mg/ml；

13、c2---火焰原子吸收分光光度法测得试样溶液中锌的浓度，ug/ml；

14、m---试样的质量，g；

15、m1---镉元素的摩尔质量，112.4g/mol；

16、m2---锌元素的摩尔质量，65.38g/mol；

17、v---滴定消耗的edta标准溶液的体积，ml；

18、v1---分取锌基准溶液a的体积，ml；

19、v2---样品溶液的定容体积，ml。

20、进一步，步骤(1)中微波消解法的溶剂为王水和硫酸的混合液。

21、进一步，步骤(3)中锌基准溶液a的浓度为5mg/ml。

22、进一步，锌基准溶液a的配制过程为准确称取0.5000g锌锭于400ml烧杯中，加入5ml盐酸，溶解完全，冷却后转移至100ml容量瓶中，加水定容、摇匀。

23、进一步，步骤(3)中，当六次甲基四胺缓冲溶液调节溶液至紫红色并过量5ml时，ph为5.5～6。

24、进一步，按照gb/t 14353.3-2010火焰原子吸收分光光度法测得溶液b中锌的浓度为c2。

25、进一步，步骤(3)中，二甲酚橙指示剂的配制过程为称取1g二甲酚橙指示剂于200ml烧杯中，加入100ml水，溶解完全，加入2滴氨水使溶液呈深紫色，混匀。

26、进一步，步骤(3)中，六次甲基四胺溶液的质量百分数为20％。

27、进一步，步骤(3)中，edta标准溶液的配制过程是称取186g乙二胺四乙酸二钠于2l烧杯中，加水溶解完全，低温加热至溶液清亮，冷却后用脱脂棉过滤于20l下口瓶中，加水至20l，摇匀，放置一周后标定。

28、进一步，edta标准溶液的标定过程是准确称取0.0500g基准氧化锌于500ml三角烧杯中，用水润湿，加入2ml盐酸溶解完全，加50ml水，加1滴甲基橙指示剂，用氨水和盐酸中和至溶液由红色变为橙黄色，用水冲洗杯壁，加20ml乙酸-乙酸钠缓冲溶液、1滴二甲酚橙指示剂，用edta标准溶液滴定至溶液由紫红色变为亮黄色为终点；平行测定3次，记录消耗的标准溶液体积(v1)，计算edta标准溶液的浓度c。

29、与现有技术相比，本发明的积极效果：

30、(1)针对铅冶炼底吹烟灰中含高铅高镉微量锌的样品特性，研究了一种直接滴定、检测成本低、实验环境友好、方法容易掌握、结果重复性好，能够准确测定铅冶炼底吹烟灰中高品位镉的检测方法。

31、(2)本发明方法在待测样品溶液中加入一定量的锌基准溶液，用edta标准溶液进行滴定，滴定终点突跃明显，实现了镉的准确快速测定，结果准确可靠，是一种促进镉滴定终点突跃的方法，填补行业空白。

32、(3)本发明方法中高含量的铅生成硫酸铅沉淀，微溶于水，不干扰测定。

33、(4)本发明方法中步骤(3)中以质量百分数为20％的六次甲基四胺缓冲溶液调节溶液至紫红色后，需要过量5ml，保持ph为5.5～6，滴定终点为亮黄色、突跃明显，能更为准确的判定滴定终点。