恒电流电解—BCO光度法测定纯铜中铜含量

薛明浩，王俊秀，李龙霞，张小燕，魏新晖

（山东鲁丽钢铁有限公司，山东寿光 262724）

试验研究

恒电流电解—BCO光度法测定纯铜中铜含量

薛明浩，王俊秀，李龙霞，张小燕，魏新晖

（山东鲁丽钢铁有限公司，山东寿光 262724）

样品经硫硝混酸溶解后，于含有硫酸和硝酸的酸性溶液介质中，在浸入溶液的两个铂电极间，调节适当的电压进行电解，电解终了时，将沉积在铂阴极上的金属铜洗净，烘干并称量，计算铜的质量分数。电解液中残余铜用BCO光度法测定后合并于主量中。分析误差完全在国标分析误差范围内，提高了纯铜中铜含量测定的准确度。

纯铜；恒电流电解法；BCO光度法；铜

1 前言

恒电流电解法测定纯铜中铜含量是目前唯一不用差减法测定纯金属中主量元素的分析方法。由于要测定＞99.9%的元素含量，对方法和操作的要求很高。鉴于此，在前人工作的基础上，参考有关文献［1-3］，适当减少试样称量，细化操作步骤，以电解法与BCO光度法联合测定纯铜中铜含量，取得了满意的结果。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

恒电流电解分析仪，铂金网电极，分光光度计。

硫硝混合酸：于600 mL水中缓慢加入200 mL硫酸（ρ=1.84 g/mL），冷却后再加入80 mL硝酸（ρ= 1.42 g/mL），以水稀释至1 000 mL，混匀；无水乙醇；25%柠檬酸铵溶液；0.1%中性红指示剂；10%氢氧化钠溶液；硼酸钠缓冲溶液：称取26.87 g硼酸于水中溶解后，再加入2.61 g氢氧化钠溶解后，用水稀释至100 mL；双环己酮草酰二腙（BCO）溶液：称取0.5 g BCO溶解于250 mL乙醇（1+1）溶液中；铜标准溶液（每mL含铜0.01 mg）：称取0.010 0 g纯铜（99.99%）于100 mL烧杯中，加5 mL硝酸（1+1），加热溶解并煮沸驱除氮氧化物后，冷却，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

2.2 操作步骤

2.2.1 电解测定铜量

称取当天制备的试样1.000 0 g，置于250 mL高型烧杯中，加入50 mL硫硝混酸，盖上表面皿，于低温电炉上加热至试样溶解；继续加热微沸3～5 min以驱除氮的氧化物，取下冷却，用水冲洗表面皿后，以水稀释至试液总体积约150 mL。于电解仪上装好已经称重量的铂金网阴极和阳极，并将溶解好的试样溶液放入，用两个半片表面皿盖好烧杯，接上电源进行电解。电解开始时，电流强度调节为1 A。电解至试液中铜（Ⅱ）离子的蓝色褪去后（约需3～4 h），用水洗涤表面皿和烧杯壁，再继续电解30 min。如果新浸没的铂金网阴极部分无铜析出，则表示电解已经完全。在不切断电流情况下，一边取下电解烧杯，一边用水冲洗铂电极表面，洗液接于电极烧杯中。切断电源，将洗涤净的镀有沉积铜的铂阴极取下，放入盛有无水乙醇的烧杯中浸泡，然后放于100～105℃的烘干箱中干燥约5 min，取出置于干燥器中，冷却后称取其重量。

2.2.2 光度法测定残余铜

电解后的溶液中仍然有微量的残留铜，须用双环己酮草酰二腙光度法测定后，加入电解所得的铜量中。

将冷却后的电解液（1.2.1）移入200 mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。于另一200 mL容量瓶中加入50 mL硫硝混酸，用水稀释至刻度，摇匀，作为试剂空白液，测定其残留铜。

移取试样电解后溶液及试剂空白各20 mL分别于50 mL容量瓶中，作如下处理：

显色液，加2 mL柠檬酸铵溶液，1滴中性红指示剂，滴加氢氧化钠溶液至溶液恰呈黄色并过量1 mL，加5 mL硼酸钠缓冲溶液，摇匀，加5 mL BCO溶液，用水稀释至刻度，摇匀。

空白液，按显色液操作步骤进行。

将显色液移入1～3 cm比色皿中，以空白液为参比，于分光光度计波长610 nm处测定其试样吸光度。从工作曲线上查出相应的含铜量。

2.2.3 工作曲线的绘制

于6只50 mL容量瓶中依次加入铜标准溶液（含铜0.01 mg/mL）0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mL（相当于含铜0%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%），按电解后残余铜显色溶液操作步骤，以不加铜标准溶液的显色液为参比液，用1～3 cm比色皿于分光光度计波长610 nm处测定吸光度。以含铜量为横坐标，吸光度为纵坐标绘制工作曲线。

2.3 测定结果计算

测定结果按下式计算：

铜质量分数（%）＝［（m2－m1）/m3］×100＋B。式中：m1为铂金网电极称量，g；m2为电解沉积铜后铂金网电极的称量，g；m3为称试样量，g；B为电解后的溶液用分光光度法测得残留铜的质量分数。

3 实验结果与讨论

用纯铜标准样品及试样按本方法对铜元素进行测定，结果表1。

表1 纯铜样品测定铜结果%

由表1实验结果可以看出，最大的测量误差是电解溶液中残余铜的测定引入的不确定度，其他称量过程引入的不确定度分量较小，使测定量准确度提高的方法是尽量使电解完全，降低残余铜量，从而减小残余铜量的测定引入的不确定度。

分析方法说明及注意事项：

1）恒电流电解重量法是测定大量铜的良好分析方法，具有简便、准确等优点，被列为纯铜和铜合金中铜量的国家标准方法（GB/T 5121.1—1985）。

2）恒电流电解重量法测定纯铜中铜量是在含硫酸和硝酸的酸性溶液中进行的，在浸入溶液的两个铂金电极间加上适当的电压，使两电极上分别发生电极反应：在阴极上有金属铜析出，在阳极上则有氧气逸出。

3）电解时应严格按分析方法规定加入硫硝混酸量，用水稀释溶液体积时要控制在150 mL，因酸度过高会使电解时间延长或电解不完全，酸度过低则电解析出的铜易被氧化。硝酸有去极化作用，能防止氢气析出，有利于铜在铂阴电极上沉淀。但不应含有亚硝酸，因亚硝酸能使析出的金属铜重新溶解，所以试样溶解完全后，煮沸驱除尽氮氧化物。

4）电解速度与铜离子浓度有关。通常在开始电解阶段，铜离子浓度高，电解速度快；在接近终了时，溶液中铜离子浓度低，电解速度很慢，要使最后一部分铜离子电沉积完毕，往往需要1～2 h，况且在这一阶段砷等杂质元素也很容易在阴极上析出，影响铜的测定结果。因此本方法采用BCO光度法测定残留在电解溶液中的少量铜。

5）电解过程中，不能使两铂电极接触，否则会形成短路，产生过电流，损坏铂电极并使电解析出的铜氧化。

6）烘干温度不宜过高，时间不宜过长，以防铂电极铜沉淀发生氧化而使测定铜结果偏高。

7）按本方法测定含铜量99.9%以上的纯铜时，两份平行试样测定的精确度要求≯0.015%的误差（GB/T 5121.1—1985）。

4 结论

实验研究了纯铜中铜元素的分析方法，通过优化恒电流电解法与光度法测定条件，实现了纯铜中铜元素的快速分析。本测定方法准确度符合行业标准要求，精密度高，方法简便、易掌握、效率高，只需电解4～5 h，较行业标准方法的8～9 h分析时间大为缩短，适合冶金行业快速分析要求。

［1］吴诚.金属材料化学分析［M］.上海：上海交通大学出版社，2003.

［2］国家机械工业委员会.工业分析［M］.北京：机械工业出版社，1990.

［3］鞍钢钢铁研究所.实用冶金分析［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社，1990.

Determination of Copper Content in Pure Copper by Constant Current Electrolysis Method and BCO Photometric Method

XUE Minghao,WANG Junxiu,LI Longxia,ZHANG Xiaoyan,WEI Xinhui

（Shandong Luli Iron and Steel Co.,Ltd.,Shouguang 262724,China）

After the sample was dissolved by sulfuric-nitric mixed acid,in the acidic solution medium containing sulfuric acid and nitric acid,an appropriate voltage between the two platinum electrodes dipped into solution was adjusted to carry out electrolysis,and at the end of electrolysis,the copper deposited on platinum cathode was cleaned,dried and weighed,then the mass percent of copper was calculated.The residual copper in electrolyte could be determined by BCO photometric method and combined into the main mass.The analysis error was completely within the range of GB(national standard)analysis error,thus the determination accuracy of copper content in pure copper was improved.

pure copper;constant current electrolysis method;BCO photometric method;copper

O657.13；O657.32

A

1004-4620（2015）01-0038-02

2014-08-29

薛明浩,男，1968年生，1993年毕业于潍坊学院化学专业。现为山东鲁丽钢铁有限公司董事长，高级工程师，负责企业全面管理工作。