本發明涉及分析檢測技術領域,特別是涉及一種氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑的分析方法。
背景技術:
氯化鉀無氰鍍鎘是根據航空航天企業需求而開發并投入生產應用的新工藝,鍍液中包含氯化鎘、配位劑、氯化鉀、光亮劑、輔助劑等成分。對于氯化鎘和氯化鉀的分析方法已有相關報道,但對配位劑的分析還有待于開發研究。生產實踐表明,按操作者的經驗控制氯化鉀無氰鍍鎘溶液中配位劑的含量,會經常出現配位劑偏高或偏低的情況,導致鍍液性能下降,甚至出現不合格鍍鎘層,因此,迫切需要建立一種氯化鉀無氰鍍鎘溶液中配位劑含量的分析方法,才能對鍍液實施有效的監控,提高鍍液性能和鍍層質量。
技術實現要素:
基于此,有必要針對氯化鉀無氰鍍鎘工藝維護存在技術缺陷的問題,提供一種氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑的分析方法。
一種氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑的分析方法,其特征在于,在弱酸性條件下以硫酸銅作顯色劑用分光光度法測定氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑的含量,具體包括以下步驟:
(1)配制待測試液
取待測氯化鉀無氰鍍鎘溶液,加入硫酸銅溶液和ph=4.5~5.0的緩沖溶液,加水稀釋至羧酸類配位劑的濃度范圍為2g/l~3g/l,得待測試液;
(2)配制標準溶液和標準試液
準確稱取5.0g~15.0g羧酸類配位劑于1000ml容量瓶中,加入2.5g~7.5g氫氧化鈉,加水溶解,冷卻至室溫,加水稀釋至刻度,搖勻,得到標準溶液;
吸取所述標準溶液,加入硫酸銅溶液和ph=4.5~5.0的緩沖溶液,加水稀釋至羧酸類配位劑的濃度范圍為1g/l~5g/l,得標準試液;
(3)測定
用分光光度法測定所述標準試液的吸光度,根據檢測結果繪制標準曲線;
用分光光度法測定所述待測試液的吸光度,根據檢測結果及所述標準曲線得到待測氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑的含量。
上述方法通過利用在弱酸性條件下,氯化鉀無氰鍍鎘溶液中的羧酸類配位劑與硫酸銅反應生成藍色配合物,而氯化鉀無氰鍍鎘溶液中配位劑的分解產物卻不能與硫酸銅生成配合物或只能生成顏色較淺的配合物;雖然氯化鉀無氰鍍鎘溶液中含有氯化鎘以及鋅雜質、鎳雜質、鋁雜質、鐵雜質等,但是鎘離子、鋅離子及鎳離子與羧酸類配位劑的配位能力,遠小于銅離子與羧酸類配位劑的配位能力,而鋁離子和鐵離子含量很低,對測定羧酸類配位劑的影響可以忽略不計。所以,氯化鉀無氰鍍鎘溶液中含有的鎘、鋅、鎳、鋁、鐵對羧酸類配位劑的測定無干擾。因此,在弱酸性條件下測定藍色配合物的吸光度,配位劑的分解產物和溶液中的雜質對配位劑的測定結果影響較小,能夠保證分析結果的有效性,為有效監控氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑濃度提供保障。
在其中一個實施例中,所述羧酸類配位劑中包含氨基羧酸類絡合劑和/或羥基羧酸類絡合劑。
在其中一個實施例中,所述硫酸銅溶液的添加量是為控制銅離子與所述羧酸類配位劑的質量比為2.5:1~3.5:1。
在其中一個實施例中,所述硫酸銅溶液的濃度為30g/l~50g/l。
優選的,所述硫酸銅溶液的濃度為40g/l。
進一步的,所述硫酸銅溶液為40g/l的五水合硫酸銅水溶液。
在其中一個實施例中,所述緩沖溶液為醋酸-醋酸鈉緩沖溶液。
羧酸類配位劑與硫酸銅生成配合物的量會隨試液ph的變化而變化,本發明用醋酸-醋酸鈉緩沖溶液穩定溶液的ph值,能夠保證待測標準液和待測樣品在相同的ph條件下進行測定,確保測定結果的準確性。
優選的,所述緩沖溶液中包含冰醋酸50ml/l,無水醋酸鈉72g/l。
在其中一個實施例中,所述硫酸銅溶液與所述緩沖溶液的體積比為:0.5:1~2:1。
優選的,所述硫酸銅溶液與所述緩沖溶液的體積比為:1:1。
在其中一個實施例中,所述待測樣品的吸光度是在650nm~700nm任一波長處測定所得。
優選的,所述待測樣品的吸光度是在680nm波長處測定所得。
氯化鉀無氰鍍鎘溶液中添加劑分解產物的影響,使鍍液在使用過程中會變成紅棕色,由于紅棕色鍍液的最大吸收峰遠離680nm,選擇680nm波長處對所述待測試液的吸光度和所述待測標準試液的吸光度進行測定,得出所述待測氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑含量,用于鍍液監控是可以接受的。
在其中一個實施例中,所述待測試液是通過吸取v0所述待測氯化鉀無氰鍍鎘溶液于50ml容量瓶中,加入v1所述硫酸銅溶液和v2所述緩沖溶液,加水稀釋至刻度,搖勻而得,所述v0:v1:v2=1:10:10;
所述待測試液的吸光度是以空白對照液為參比液,在680nm波長處測定得出的;所述空白對照液是通過向另一只50ml容量瓶中依次加入v1所述硫酸銅溶液、v2所述緩沖溶液,加水稀釋至刻度,搖勻而得。
進一步的,所述標準曲線的繪制方法包括以下步驟:
稱取xg羧酸類配位劑于1000ml容量瓶中,加入氫氧化鈉0.5xg,加水溶解,冷卻至室溫,加水稀釋至刻度,搖勻,得到標準溶液;所述x=5.0g~15.0g;
吸取所述標準溶液0ml、5ml、10ml、15ml、20ml分別于5只50ml容量瓶中,分別加入所述硫酸銅溶液v1,所述緩沖溶液v2,加水稀釋至刻度,搖勻,得各梯度濃度待測標準液;以加入0ml所述標準溶液容量瓶中的試液作為空白對照液,其余4只容量瓶中的試液為所述待測標準試液;
用1cm比色皿,以所述空白對照液為參比液,在680nm波長處分別測定各梯度濃度所述待測標準試液的吸光度;
按ρ(配位劑)=cv/v0,由各梯度濃度所述待測標準試液的吸光度計算對應氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑的質量濃度,其中ρ(配位劑)表示氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑的質量濃度(g/l),c為所述標準溶液中羧酸類配位劑的質量濃度(g/l),v為吸取所述標準溶液的體積(ml),v0為吸取待測氯化鉀無氰鍍鎘溶液的體積(ml);
以所述ρ值為橫坐標,所述待測標準試液的吸光度為縱坐標,繪制標準曲線。
在其中一個實施例中,所述待測氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑的濃度根據所述待測試液的吸光度,在所述標準曲線上對照相應ρ值得出。
在其中一個實施例中,所述v0為1ml。
本發明具有以下有益效果:
1、本發明提供的氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑的分析方法,分析結果的平均偏差為0.66%,回收率為99.2%,所述方法的精密度和準確度都較高。
2、本發明提供的氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑的分析方法解決了目前控制氯化鉀無氰鍍鎘溶液中配位劑存在的困難。
具體實施方式
為了便于理解本發明,下面將對本發明進行更全面的描述,給出本發明的較佳的實施例。但是,本發明可以以許多不同的形式來實現,并不限于本文所描述的實施例。相反地,提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透徹全面。
一種氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑的分析方法,在弱酸性條件下以硫酸銅作顯色劑用分光光度法測定氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑的含量,具體包括以下步驟:
(1)配制待測試液
取待測氯化鉀無氰鍍鎘溶液,加入硫酸銅溶液和ph=4.5~5.0的緩沖溶液,加水稀釋至羧酸類配位劑的濃度范圍為2g/l~3g/l,得待測試液;
(2)配制標準溶液和標準試液
準確稱取5.0g~15.0g羧酸類配位劑于1000ml容量瓶中,加入2.5g~7.5g氫氧化鈉,加水溶解,冷卻至室溫,加水稀釋至刻度,搖勻,得到標準溶液;
吸取所述標準溶液,加入硫酸銅溶液和ph=4.5~5.0的緩沖溶液,加水稀釋至羧酸類配位劑的濃度范圍為1g/l~5g/l,得標準試液;
(3)測定
用分光光度法測定所述標準試液的吸光度,根據檢測結果繪制標準曲線;
用分光光度法測定所述待測試液的吸光度,根據檢測結果及所述標準曲線得到待測氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑的含量。
上述方法通過利用在弱酸性條件下,氯化鉀無氰鍍鎘溶液中的羧酸類配位劑與硫酸銅反應生成藍色配合物,而氯化鉀無氰鍍鎘溶液中配位劑的分解產物卻不能與硫酸銅生成配合物或只能生成顏色較淺的配合物;雖然氯化鉀無氰鍍鎘溶液中含有氯化鎘以及鋅雜質、鎳雜質、鋁雜質、鐵雜質等,但是鎘離子、鋅離子及鎳離子與羧酸類配位劑的配位能力,遠小于銅離子與羧酸類配位劑的配位能力,而鋁離子和鐵離子含量很低,對測定羧酸類配位劑的影響可以忽略不計。所以,氯化鉀無氰鍍鎘溶液中含有的鎘、鋅、鎳、鋁、鐵對羧酸類配位劑的測定無干擾。在弱酸性條件下測定藍色配合物的吸光度,配位劑的分解產物和溶液中的雜質對配位劑的測定結果影響較小,能夠保證分析結果的有效性,為有效監控氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑濃度提供保障。
在其中一個實施例中,羧酸類配位劑中包含氨基羧酸類和羥基羧酸類化合物。
具體的,羧酸類配位劑包括a、b、c三種組分,其中a組分包括氨三乙酸,b組分包括檸檬酸、酒石酸、葡萄糖酸、蘋果酸中的任意一種或兩種,c組分包括丙二酸、順丁稀二酸、反丁稀二酸、草酸中的任意一種或兩種。
在其中一個實施例中,硫酸銅溶液的添加量是為控制銅離子與羧酸類配位劑的質量比為2.5:1~3.5:1。
可以理解的,硫酸銅溶液的添加量的多少是為了控制羧酸類配位劑與銅離子完全結合生成藍色配合物。
在其中一個實施例中,硫酸銅溶液的濃度為30g/l~50g/l。
優選的,硫酸銅溶液的濃度為40g/l。
進一步的,硫酸銅溶液為40g/l的五水合硫酸銅水溶液。
在其中一個實施例中,緩沖溶液為醋酸-醋酸鈉緩沖溶液。
具體的,緩沖溶液中包含冰醋酸50ml/l,無水醋酸鈉72g/l。
羧酸類配位劑與硫酸銅生成配合物的量會隨試液ph的變化而變化,本發明用醋酸-醋酸鈉緩沖溶液穩定溶液的ph值,能夠保證待測標準試液和待測試液在相同的ph條件下進行測定,確保測定結果的準確性。
在其中一個實施例中,所述硫酸銅溶液與所述緩沖溶液的體積比為:0.5:1~2:1。
在其中一個實施例中,待測試液和待測標準試液的吸光度是在650nm~700nm任一波長處測定所得。
優選的,待測試液和待測標準試液的吸光度是在680nm波長處測定所得。
氯化鉀無氰鍍鎘溶液中添加劑分解產物的影響,鍍液在使用過程中會變成紅棕色,由于紅棕色渡液的最大吸收峰遠離680nm,選擇680nm波長處對待測試液的吸光度和待測標準試液的吸光度進行測定,得出待測氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑含量,用于鍍液監控是可以接受的。
在其中一個實施例中,待測試液是通過吸取v0所述待測氯化鉀無氰鍍鎘溶液于50ml容量瓶中,加入v1硫酸銅溶液和v2緩沖溶液,加水稀釋至刻度,搖勻而得,其中v0:v1:v2=1:10:10;
向另一只50ml容量瓶中依次加入v1硫酸銅溶液和v2緩沖溶液,加水稀釋至刻度,搖勻,得空白對照液;
待測試液的吸光度是以空白對照液為參比液,在680nm波長處測定得出的。
在其中一個實施例中,標準曲線的繪制方法包括以下步驟:
稱取xg羧酸類配位劑于1000ml容量瓶中,加入氫氧化鈉0.5xg,加水溶解,冷卻至室溫,加水稀釋至刻度,搖勻,得到標準溶液;其中羧酸類配位劑與待測氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑相同,所述x=5.0g~15.0g。
吸取標準溶液0ml、5ml、10ml、15ml、20ml分別于5只50ml容量瓶中,分別加入v1硫酸銅溶液和v2緩沖溶液,加水稀釋至刻度,搖勻,得各梯度濃度待測標準液;以加入0ml標準溶液容量瓶中的試液作為所述空白對照液,其余4只容量瓶中的試液為待測標準試液;
用1cm比色皿,以空白對照液為參比消除,在680nm波長處分別測定各梯度濃度待測標準試液的吸光度;
按ρ(配位劑)=cv/v0,由各梯度濃度待測標準試液的吸光度計算對應氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑的質量濃度,其中ρ(配位劑)表示氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑的質量濃度(g/l),c為標準溶液中羧酸類配位劑的質量濃度(g/l),v為吸取標準溶液的體積(ml),v0為吸取待測氯化鉀無氰鍍鎘溶液的體積(ml);
以ρ值為橫坐標,待測標準試液的吸光度為縱坐標,繪制標準曲線。
在其中一個實施例中,待測氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑的濃度根據待測試液的吸光度,在標準曲線上對照相應ρ值得出。
在其中一個實施例中,v0為1ml。
以下為具體實施例:
實施例1
本實施例的一種氯化鉀無氰鍍鎘溶液中羧酸類配位劑的分析方法,包括以下步驟:
步驟1:配制以下試劑:
(1)硫酸銅溶液:40g/l的五水合硫酸銅水溶液。
(2)醋酸-醋酸鈉緩沖溶液:冰醋酸50ml/l、無水醋酸鈉72g/l的水溶液。
(3)配位劑標準溶液:稱取10.0g超邦化工生產的ncc-617配位劑于1000ml容量瓶中,加氫氧化鈉5g,加水溶解,冷卻至室溫,加水稀釋至刻度,搖勻得到配位劑標準溶液;其中ncc-617配位劑為氨三乙酸和羥基羧酸類化合物(下同)。
步驟2:制作標準曲線:
吸取上述配位劑標準溶液0ml、5ml、10ml、15ml、20ml分別于5只50ml容量瓶中,用移液管分別加入硫酸銅溶液10ml、醋酸-醋酸鈉緩沖溶液10ml,加水稀釋至刻度,搖勻;以加入0ml標準溶液容量瓶中的試液作空白液,其余4只容量瓶中的試液為待測液;用1cm比色皿,以空白液作參比液,在波長680nm處測定上述各濃度待測液的吸光度;按ρ(配位劑)=cv/v0,由所得吸光度計算對應氯化鉀無氰鍍鎘溶液中配位劑的質量濃度,其中ρ(配位劑)表示所述鍍液中配位劑的質量濃度(g/l),c為配位劑標準溶液中配位劑的質量濃度(g/l),v為吸取配位劑標準溶液的體積(ml),v0為吸取待檢測鍍液樣品的體積,為1ml;以所得氯化鉀無氰鍍鎘溶液中配位劑的質量濃度為橫坐標,以吸光度為縱坐標,繪制標準曲線。
步驟3:樣品測定:
對貴陽航空航天企業使用的氯化鉀無氰鍍鎘溶液進行分析,鍍液中氯化鉀濃度為140~180g/l,配位劑濃度為100~140g/l,氯化鎘濃度為25~35g/l,光亮劑濃度為1.5~2.5ml/l,輔助劑濃度為25~35ml/l,其中配位劑包含氨三乙酸和羥基羧酸類化合物。
吸取待檢測鍍液樣品1ml于50ml容量瓶中,用移液管加入硫酸銅溶液10ml,再加入醋酸-醋酸鈉緩沖溶液10ml,加水稀釋至刻度,搖勻,此試液為待測液;用移液管向另一只50ml容量瓶中加入硫酸銅溶液10ml,再加入醋酸鈉緩沖溶液10ml,加水稀釋至刻度,搖勻,此試液作空白液;以空白液作參比液,在波長680nm處測定待測液的吸光度;從標準曲線上得到待測氯化鉀無氰鍍鎘溶液中配位劑的質量濃度為134g/l。
試驗例1
測定本發明分析方法中配位劑濃度與吸光度的對應關系,包括以下步驟:
1、配制以下試劑:
(1)硫酸銅溶液:40g/l的五水合硫酸銅水溶液。
(2)醋酸-醋酸鈉緩沖溶液:冰醋酸50ml/l、無水醋酸鈉72g/l的水溶液。
(3)配位劑標準溶液:稱取10.0gncc-617配位劑于1000ml容量瓶中,加氫氧化鈉5g,加水溶解,冷卻至室溫,加水稀釋至刻度,搖勻得到配位劑標準溶液。
2、測定不同濃度標準溶液的吸光度
吸取配位劑標準溶液0ml、5ml、10ml、15ml、20ml于5只50ml容量瓶中,用移液管分別加入硫酸銅溶液10ml,再分別加入緩沖溶液10ml,加水稀釋至刻度,搖勻;以加入0ml標準溶液容量瓶中的試液作空白液,其余4只容量瓶中的試液為待測液;用1cm比色皿,以空白液作參比液,在波長680nm處測定上述各濃度待測液的吸光度,所得結果列于表1。
表1配位劑濃度與吸光度對應關系的測定結果
從表1結果可知,在測定范圍內配位劑的濃度與吸光度呈線性關系,符合比爾定律。
試驗例2
本發明分析方法的精密度測定包括以下步驟:
1、配制以下試劑:
(1)硫酸銅溶液:40g/l的五水合硫酸銅水溶液。
(2)醋酸-醋酸鈉緩沖溶液:冰醋酸50ml/l、無水醋酸鈉72g/l的水溶液。
(3)配位劑標準溶液:稱取10.0gncc-617配位劑于1000ml容量瓶中,加氫氧化鈉5g,加水溶解,冷卻至室溫,加水稀釋至刻度,搖勻得到配位劑標準溶液。
2、制作標準曲線:
吸取上述配位劑標準溶液0ml、5ml、10ml、15ml、20ml分別于5只50ml容量瓶中,用移液管分別加入硫酸銅溶液10ml,再分別加入醋酸-醋酸鈉緩沖溶液10ml,加水稀釋至刻度,搖勻;以加入0ml標準溶液容量瓶中的試液作空白液,其余4只容量瓶中的試液為待測液;用1cm比色皿,以空白液作參比液,在波長680nm處測定上述各濃度待測液的吸光度;按ρ(配位劑)=cv/v0,由所得吸光度計算對應氯化鉀無氰鍍鎘溶液中配位劑的質量濃度,其中ρ(配位劑)表示所述鍍液中配位劑的質量濃度(g/l),c為配位劑標準溶液中配位劑的質量濃度(g/l),v為吸取配位劑標準溶液的體積(ml),v0為吸取待檢測鍍液樣品的體積,為1ml;以所得氯化鉀無氰鍍鎘溶液中配位劑的質量濃度為橫坐標,以吸光度為縱坐標,繪制標準曲線。
3、測定精密度:
用移液管吸取航空航天企業使用的氯化鉀無氰鍍鎘溶液樣品1ml于50ml容量瓶中,用移液管加入硫酸銅溶液10ml,再加入醋酸-醋酸鈉緩沖溶液10ml,加水稀釋至刻度,搖勻,此試液為待測液;用移液管向另一只50ml容量瓶中加入硫酸銅溶液10ml,再加入醋酸-醋酸鈉緩沖溶液10ml,加水稀釋至刻度,搖勻,此試液作空白液;以空白液作參比液,在波長680nm處測定待測液的吸光度;按上述方法平行測定6次,從標準曲線上得到待測氯化鉀無氰鍍鎘溶液中配位劑的質量濃度,所得結果列于表2。
表2精密度測定結果
從表2結果可知,利用硫酸銅與氯化鉀無氰鍍鎘溶液中配位劑生成藍色配合物的特性,用分光光度法測定氯化鉀無氰鍍鎘溶液中配位劑的含量,方法的精密度較高。
試驗例3
本發明分析方法的回收率測定包括以下步驟:
1、配制以下試劑:
(1)硫酸銅溶液:40g/l的五水合硫酸銅水溶液。
(2)醋酸-醋酸鈉緩沖溶液:冰醋酸50ml/l、無水醋酸鈉72g/l的水溶液。
(3)配位劑標準溶液:稱取10.0gncc-617配位劑于1000ml容量瓶中,加氫氧化鈉5g,加水溶解,冷卻至室溫,加水稀釋至刻度,搖勻得到配位劑標準溶液。
2、制作標準曲線:
吸取上述配位劑標準溶液0ml、5ml、10ml、15ml、20ml分別于5只50ml容量瓶中,用移液管分別加入硫酸銅溶液10ml,再分別加入醋酸-醋酸鈉緩沖溶液10ml,加水稀釋至刻度,搖勻;以加入0ml標準溶液容量瓶中的試液作空白液,其余4只容量瓶中的試液為待測液;用1cm比色皿,以空白液作參比液,在波長680nm處測定上述各濃度待測液的吸光度;按ρ(配位劑)=cv/v0,由所得吸光度計算對應氯化鉀無氰鍍鎘溶液中配位劑的質量濃度,其中ρ(配位劑)表示所述鍍液中配位劑的質量濃度(g/l),c為配位劑標準溶液中配位劑的質量濃度(g/l),v為吸取配位劑標準溶液的體積(ml),v0為吸取待檢測鍍液樣品的體積,為1ml;以所得氯化鉀無氰鍍鎘溶液中配位劑的質量濃度為橫坐標,以吸光度為縱坐標,繪制標準曲線。
3、配制氯化鉀無氰鍍鉻溶液
按超邦化工的ncc-617氯化鉀無氰鍍鎘工藝配制鍍鎘溶液,其中ncc-617配位劑120g/l,氯化鎘30g/l,氯化鉀160g/l,ncc-617光亮劑2ml/l,ncc-617輔助劑30ml/l。
4、測定回收率:
用移液管吸取所配制的氯化鉀無氰鍍鎘溶液1ml于50ml容量瓶中,用移液管加入硫酸銅溶液10ml,再加入醋酸鈉緩沖溶液10ml,加水稀釋至刻度,搖勻,此試液為待測液;向另一只50ml容量瓶中用移液管入硫酸銅溶液10ml,再加入醋酸鈉緩沖溶液10ml,加水稀釋至刻度,搖勻,此試液作空白液;以空白液作參比液,在波長680nm處測定待測液的吸光度;按本法測定3次,從標準曲線上得到配位劑質量濃度的平均值為129g/l,回收率為99.2%。
以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合,為使描述簡潔,未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述,然而,只要這些技術特征的組合不存在矛盾,都應當認為是本說明書記載的范圍。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式,其描述較為具體和詳細,但并不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是,對于本領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明構思的前提下,還可以做出若干變形和改進,這些都屬于本發明的保護范圍。因此,本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。