含铑物料中铑测定方法的研究

梁志斌

摘 要：铑是一种具有催化效应的金属材料，该金属材料在石油冶金、航天材料等领域的应用广泛。本文研究对于含铑物料铑元素的测量，探讨了运用催化广度法对于铑元素的测量，对实验试剂、实验方法做了详细论述，对吸收曲线、反应条件设置、反应温度和反应时间以及试验稳定性等做了研究论证，希望能为对铑元素的测量提供建设性建议。

关键词：铑元素;测量;催化光度法

0 引言

銠是一种具有催化效应的金属材料，该金属材料在石油冶金、航天材料等领域的应用广泛。我国铑元素的储量不高，导致在市面上该催化剂价格昂贵，因此对于该元素的回收利用具有非常重要的现实意义。原子吸收法常用作对元素浓度的测量，但是铑元素原子吸收灵敏度低、测量误差大，因此原子吸收不适用于对铑元素的测量。

催化光度法相比于原子吸收法具备更高的灵敏度和更好的稳定性，是测量铑元素的有效方法，本研究探讨了运用催化光度法测定铑元素的实验试剂和实验方法，对本试验的吸收曲线和反应条件等做了研究论证。

1 实验方法

1.1 主要试剂与仪器

催化光度法主要用到的试验试剂和仪器见表1。

铑标准溶液的配制：精确称取0.2550g三氯化铑（RhCl3）于烧杯中，加入25mL浓盐酸（HCl），缓慢加热至完全溶解，冷却至室温，随后定溶至100mL，得到1.000mg/mL铑储备液，使用配制时用0.1mol/mL盐酸进行稀释使用。

（4-氯苯基偶氮）-8-苯磺酰胺基奎林溶液的配制：采用95%乙醇、0.01mol/mL的KIO4溶液，6mol/mL的硫酸溶液（H2SO4）以及体积分数为2%的Tween-80溶液配制成0.025%的新试剂溶液。

1.2 实验方法

准备两只50mL比色管，将比色管编号为1号、2号，向1号、2号比色管中加入2.5mL、6mol/mL的硫酸;3.0mL、0.01mol/mL的KIO4溶液;2.0mL的CPBSQ溶液和1.5mL的Tween-80溶液。之后向1号比色管中加入适量铑标准溶液，测定其吸光度，记为A1，并测定2号比色管其吸光度，记为A2。之后将1号2号两只比色管用蒸馏水稀释至25mL，并放入恒温槽内，设置水浴温度为90℃，恒温加热10min。加热过后冷却至室温，用去离子水将比色管刻度补充至25mL，混合均匀。之后用1cm比色皿1cm以去离子水为参比，在525nm波长下测量1号和2号比色管中体系的吸光度，记为A11和A22，并计算两次吸光度的差值ΔA1，ΔA1=A11-A22。

2 结果与讨论

2.1 吸收曲线

从曲线图中可知，在硫酸介质中（即强酸条件），CPBSQ溶液强吸收峰在525nm波长处，但是在体系中加入KIO4之后，该处的吸收峰有所下降，这表明KIO4可使CPBSQ褪色，即KIO4能氧化CPBSQ溶液;当在CPBSQ溶液中加入铑标准溶液后，可以看到曲线1与曲线3几乎重叠，说明铑元素不会与CPBSQ发生反应;而在CPBSQ中同时加入KIO4和铑元素标准溶液，体系的吸收曲线产生了紫移现象，同时吸光度有巨大的下降，说明铑元素对KIO4氧化CPBSQ的反应有催化作用，因此，选择525nm为测定波长。

2.2 反应条件的优化

2.2.1 酸类型和用量的选择

如上文所述，该反应要在强酸介质才能进行。比较磷酸（H3PO4）和硝酸（HNO3）以及硫酸（H2SO4），发现在硫酸介质中，铑的催化效果更好。为了进一步优化试验条件，选择了0.5-4.0mL用量的硫酸进行试验，发现在1.0-3.0mL区间的硫酸用量下，吸光度最高，其他范围吸光度均有所下降，因此，本实验选择2.5mL、6mol/mL的硫酸溶液。

2.2.2 对氧化剂类型和用量的选择

常用的氧化剂包括双氧水（H2O2）、高碘酸钾（KIO4）和溴酸钾（KBrO3），试验发现选择高碘酸钾时ΔA最大，因此氧化剂选择高碘酸钾。进一步为了得到最佳用量，选择0.5-4.0mL的高碘酸钾溶液进行试验，发现在0.5-2.5mL的区间范围内，随着高碘酸钾使用量的增加，非催化反应体系和催化反应体系的吸光度值A11和A22都有所下降，但是A22的降幅更大，导致了ΔA的值增加，超过2.5mL用量之后，吸光度值趋于稳定，因此高碘酸钾用量选择为3.0mL。

2.2.3 CPBSQ溶液用量的选择

选择0.1-4.0mL区间范围内的CPBSQ溶液用量进行了试验，发现在0.25-3.0mL区间范围内，随着CPBSQ溶液用量的增加，催化反应体系的吸光度和非催化反应体系的吸光度都在增加，但是催化反应体系的增幅更小，因此ΔA值增加。考虑到试验的可操作性，选择2.0mL用量的CPBSQ溶液。

2.3 反应温度与反应时间

催化体系的反应和非催化体系的反应都对反应温度有一定的要求，当反应温度低于60℃时，两者都不能进行;反应温度高于60℃后，随着温度的上升，反应逐步加快，但是催化体系的反应速率加快得更多。因此，考虑到实际操作的安全，选择反应温度为90℃，并用水浴槽进行水浴加热，用流水将其冷却至室温。

当反应温度为90℃时，研究表明，加热时间t和ΔA的值存在某种线性关系：ΔA=0.0376t+0.1841（5min

2.4 线性范围、精密度、灵敏度

2.4.1 对线性范围的确定

研究表明，在该实验条件下，铑溶液浓度在0.1-1.75ug/ 25mL时，吸光度差值ΔA与铑溶液的浓度存在线性关系：ΔA=0.603C-0.0432（0.1ug/25mL

2.4.2 精密度、灵敏性

误差允许范围在正负5%以内时，不会产生干扰的离子有：镁离子、钠离子、钾离子、硝酸根离子、钙离子、硅酸根离子、铅离子、铝离子、二价锰离子、铬离子、镉离子等，还有锌离子、铜离子等常见金属离子，由此可知，该检测方法依然存在一定的局限性。

3 结论

催化光度法对于铑元素的测量具有灵敏度高、稳定性好等优点，对于样品单一、离子共存少的材料，可选用催化光度法进行测量;但是如果材料的离子共存复杂，铑含量低，选用该法就很难得到准确的测量结果，需要考虑用仪器分析法。实际上，冶金行业常用催化光度法对产品样品中的铑元素进行测量，从表2可以看出催化光度法对于产品样品中铑元素的分析测定具有较高的可靠性。

参考文献：

[1]王美香，郝南明，董学畅，韩勇.QADMP光度法测定水样中的钴（Ⅱ）[J].云南民族大学学报（自然科学版），2015 （02）：125-127.

[2]杨赟金，杨兵，刘鹏，马媛，曹秋娥.一个测定铑的新催化光度法研究[J].云南民族大学学报（自然科学版），2019， 18（03）：233-236.