EDTA滴定-电感耦合等离子体发射光谱法测定高铋铅中的铅

曾 军

（湖南有色金属研究院，湖南 长沙 410100）

铅是制造蓄电池、电缆、子弹和弹药的原材料，也是汽油的添加剂，广泛用于制造化工和冶金设备。不同物料中铅的含量测定能为其综合回收利用提供重要依据。实验室对铅含量的测定有仪器法［1～4］和滴定法［5，6］，分别用于低含量和高含量的测定。高铋铅中测铅原有方法为硫酸沉淀分离得到硫酸铅，共沉下来的铋溶解后在pH值为1.5时预先滴定消除干扰，然后用氨水调节至 pH 5.5～5.7后滴定铅量［7］。本试验对原有方法做了一些改进，先采用滴定法测定铅和铋的总量，然后用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES）测定溶液中的铋量，用差减法得到铅的含量。

1 试验部分

1.1 试剂

1.铅标准溶液（10 mg／mL）：准确称取10.000 0纯铅（ωPb≥99.99%）于 500 mL烧杯中，加硝酸（1+4）150 mL，盖上表面皿低温加热溶解，煮沸赶尽氮氧化物，冷却，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

2.乙二胺四乙酸二钠（Na2EDTA）标准滴定溶液（约0.02 mol／L）：称取7.444 8 g乙二胺四乙酸二钠，加水溶解，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，标定后使用。

按公式（1）计算Na2EDTA的物质量浓度c。

式中：ρ0为铅标准溶液的浓度／mg·mL-1；V1为铅标准溶液的体积／mL；V2为滴定时消耗的Na2EDTA标准滴定溶液的体积／mL；207.2为铅的摩尔浓度／g·mol-1。

3.乙酸-乙酸钠缓冲溶液（pH 5.5）：称取375 g无水乙酸钠溶于水中，加入50 mL乙酸，用水稀释至2 500 mL，混匀。

4.抗坏血酸、酒石酸、氟化钠、硫酸、盐酸、氢溴酸、乙醇、硝酸、巯基乙酸、硫脲等均为分析纯试剂。

1.2 主要仪器

电感耦合等离子体原子发射光谱仪（型号：715-ES，美国安捷伦产）。

1.3 试验方法

称取10.0 g（精确至0.000 1 g）试料于300 mL烧杯中，加入120 mL硝酸（1+4），盖上表面皿，低温加热至试料溶解完全，煮沸赶尽氮氧化物，冷却至室温，吹洗表面皿及杯壁，移入1 000 mL容量瓶中，用水定容，摇匀。分取10.00 mL溶液（若溶液浑浊则取干过滤后的溶液）于300 mL烧杯中，加入硫酸10 mL，置于电热板加热至冒浓烟，取下，稍冷，补加5 mL盐酸、5 mL氢溴酸，加热至冒浓烟2 min，取下冷却，加0.2 g酒石酸，加水50 mL，盖上表面皿，置于电热板上加热煮沸2 min，并保温10 min，冷却至室温。加10 mL乙醇，静置0.5 h，慢速定量滤纸过滤，硫酸洗液（5%）洗涤烧杯2次、沉淀4次，用20%乙醇洗涤烧杯1次、沉淀1次。将滤纸展开连沉淀一起移入原烧杯中，加入乙酸-乙酸钠缓冲溶液50 mL，盖上表面皿，低温加热煮沸并保温5 min，取下，冷却。用水吹洗表面皿及杯壁，加水至体积200 mL，加入少许抗坏血酸、氟化钠、5 mL饱和硫脲，2滴二甲酚橙指示剂，用Na2EDTA标准溶液滴定溶液由紫色变为亮黄色，记下滴定体积V3。将滴定后的溶液定容，摇匀，干过滤，ICP-AES测定滤液中铋的含量。铅含量按公式（2）计算：

式中：C为 Na2EDTA标准溶液的浓度／mol·L-1；V3为滴定试料溶液消耗Na2EDTA标准滴定溶液的体积／mL；aBi为 ICP测得的铋的含量／mg·mL-1；V4为试液滴定后定容的体积／mL；m为分取的试料质量／mg；207.2为铅的摩尔浓度／g·mol-1；0.991 5为铋换算成铅的系数。

2 结果与讨论

2.1 高铋铅的主要杂质成分

高铋铅的主要杂质成分及最高含量见表1。

表1 高铋铅的主要杂质成分及最高含量%

测定高铋铅中的铅量时，氢溴酸冒烟能赶掉锑和锡，铜、铁、锌通过硫酸沉淀过滤去除，不干扰铅的测定，而含量较高的铋和银干扰测定。

2.2 银的干扰试验

常规矿样硫酸沉淀法测铅时采用巯基乙酸掩蔽铋的干扰，当有较多银存在时，巯基乙酸、铅和银一起生成白色沉淀，使终点滞后，引起分析结果不准确。在含有100 mg铅的溶液中加入不同含量的硫酸银，考察银含量对铅测定的干扰，试验结果见表2。

表2 银的干扰试验

由表2可知，当溶液中有100 mg铅时，硫酸银达到0.20 mg（即含银0.14 mg）时，不能采用巯基乙酸掩蔽铋。取100 mg高铋铅试样，用ICP-AES测定银含量为1.58 mg，远远大于0.14 mg，所以样品中铅的测定必须避开巯基乙酸掩蔽铋的过程。原有方法是通过两次调节pH值，而本试验简化了操作，建立了EDTA滴定和ICP-AES法相结合的方式测定高铋铅中铅的含量。经硫酸沉淀后，醋酸缓冲溶液溶解硫酸铅和铋的共沉体，先用EDTA滴定铅和铋的总量，再采用ICP-AES测定其中铋的含量，通过差减法得到铅的含量。

2.3 酒石酸加入量试验

酒石酸在抑制铋水解的同时，还能与一部分铅络合，使铅的测定结果偏低。按试验方法在含有100 mg铅的试液中加入不同量的酒石酸，考察酒石酸对铅测定的影响，试验结果见表3。

表3 酒石酸的加入量试验

由表3中结果可知，酒石酸的加入量在0.1～0.2 g之间时，不影响铅的测定结果；超过0.2 g后，铅的测定结果随着酒石酸加入量的增大而减小，因此试验选择加入酒石酸的量为0.2 g。

2.4 硫酸铅溶解度对测定结果的影响

硫酸铅微溶于水，乙醇能减小硫酸铅在水中的溶解度。按照试验方法，硫酸沉淀煮沸冷却后加入不同量的乙醇，并静置不同时间，试验结果见表4。

表4 乙醇加入量及静置时间对铅结果的影响

由表4可知，不加乙醇时，硫酸铅在水中的溶解度较大，使铅的测定结果偏低。50 mL水中加入10 mL乙醇及以上并静置0.5 h后，硫酸铅在水中的溶解度可以忽略不计，因此试验采用加乙醇10 mL，静置0.5 h。

2.5 两种方法测定结果对比

试验选取4个高铋铅样品采用两种不同方法进行铅含量的测定，结果见表5。

表5 对比测定铅量结果

由表5可看出，滴定-ICP-AES法大大缩短了样品的检测时间，与原有检测方法测定精度相近，在试验允许误差范围内。

3 结 论

滴定-ICP-AES法测定高铋铅中的铅量，可避免二次滴定造成的误差，提高了检测的准确度，同时缩短并简化了操作步骤，提高了检测效率，可满足大批量高铋铅样品的分析需求。