[发明专利]一种测定锌电解液中铜钴镍铁含量的测试体系优化方法

摘要

本发明提出一种同时测定锌电解液中铜钴镍铁含量的测试体系优化方法。步骤为：先对显色剂用量进行优化，然后考察有无增敏剂及温度变化对四种痕量离子的稳定性和灵敏度的影响，确定最佳反应温度及增敏剂的用量，接着根据Fe3+和Fe2+的重合度指标，确定可用波段范围，最后根据铜钴镍铁的吸光度的线性及加和性确实该测试体系优化方法的可行性。在该优化后的测试体系下，设计并完成校正集和验证集的建模实验，用校正集建立偏最小二乘回归模型，验证集用来预测待测锌电解溶液的痕量金属离子浓度。该测试体系有宽线性度、低检测限、选择性好和高灵敏度，不需要对锌电解液进行预分离，易实现自动化，适用于锌电解液中多种痕量重金属离子的同时检测。

主权项

1.一种同时测定锌电解液中铜钴镍铁含量的测试体系优化方法，其特征在于包括下述步骤：步骤一显色剂用量的选择配置溶液A，所述溶液A由pH缓冲剂、显色剂组成；所述溶液A的pH值等于湿法炼锌料液的pH值；以蒸馏水为空白参比；采用紫外可见分光光度计对蒸馏水和溶液A进行紫外可见吸收光谱强度的测试；根据测试结果，以参比为蒸馏水，以溶液A的最大吸光度小于2.5为评判标准，得到显色剂在溶液A中初步优选浓度范围；测试时，光源的波长为200‑800nm；步骤二判定是否要加入增敏剂以及选择合适的测量温度范围根据湿法炼锌料液中允许的铜、钴、镍、铁、锌的浓度范围，配置金属离子只含铜、锌的溶液B、所述溶液B分为两类，一类为含有增敏剂的溶液B1，另一类为不含增敏剂的溶液B2；配置金属离子只含钴、锌的溶液C；所述溶液C分为两类，一类为含有增敏剂的溶液C1，另一类为不含增敏剂的溶液C2；配置金属离子只含铁、锌的溶液D；所述溶液D分为两类，一类为含有增敏剂的溶液D1，另一类为不含增敏剂的溶液D2；配置金属离子只含镍、锌的溶液E；所述溶液E分为两类，一类为含有增敏剂的溶液E1，另一类为不含增敏剂的溶液E2；溶液B、溶液C、溶液D、溶液E中均含有显色剂，其pH值为5.0‑6.0、优选为5.3‑5.8、进一步优选为5.4‑5.6，且显色剂的浓度均为A1；且A1位于显色剂在溶液A中初步优选浓度范围内；在不同测试温度下，采用紫外可见分光光度计分别测量溶液B1、溶液B2、溶液C1、溶液C2、溶液D1、溶液D2、溶液E1、溶液E2的紫外可见吸收光谱强度；得出增敏剂要添加，且较优测试温度范围T为15‑25℃、优选为室温下；步骤三增敏剂用量的选择在步骤一所得溶液A中显色剂的初步优选浓度范围内选择一个定值A1，根据湿法炼锌料液中允许的镍、锌的浓度范围，配置金属离子只含Ni²⁺、Zn²⁺的溶液E；所述溶液E中含有显色剂、pH缓冲剂，且显色剂的浓度均为A1，同时溶液E的pH值范围在湿法炼锌料液所允许pH值范围内；往溶液E加不同量的增敏剂；得到系列溶液F_i；在步骤二所得优化测量温度范围内，采用紫外可见分光光度计分别测量系列溶液F_i的紫外可见吸收光谱强度，根据Ni²⁺在波峰处吸光度与增敏剂用量的关系曲线，得到Ni²⁺在波峰处的最大吸光度值对应的增敏剂用量范围即可出增敏剂用量的较优加入范围Z；即得到测量体系中，增敏剂的较优浓度范围Z；步骤四可用波段范围的优化选定485nm～730nm作为可用波段；步骤五在步骤一所得溶液A中显色剂的初步优选浓度范围内选择一个定值A1，在增敏剂的较优浓度范围Z内选择一个定值Z1；根据湿法炼锌料液中允许的铜、钴、镍、铁、锌的浓度范围，配置金属离子只含铜、锌的系列溶液B‑i、所述系列溶液B‑i中，含有铜、锌、显色剂、增敏剂；且锌的浓度为定值、显色剂的浓度为A1、增敏剂的浓度为Z1；铜离子的浓度在湿法炼锌料液中允许的浓度范围内波动；配置金属离子只含钴、锌的系列溶液C‑i、所述系列溶液C‑i中，含有钴、锌、显色剂、增敏剂；且锌的浓度为定值、显色剂的浓度为A1、增敏剂的浓度为Z1；钴离子的浓度在湿法炼锌料液中允许的浓度范围内波动；配置金属离子只含铁、锌的系列溶液D‑i、所述系列溶液D‑i中，含有铁、锌、显色剂、增敏剂；且锌的浓度为定值、显色剂的浓度为A1、增敏剂的浓度为Z1；铁离子的浓度在湿法炼锌料液中允许的浓度范围内波动；配置金属离子只含镍、锌的系列溶液E‑i、所述系列溶液E‑i中，含有镍、锌、显色剂、增敏剂；且锌的浓度为定值、显色剂的浓度为A1、增敏剂的浓度为Z1；镍离子的浓度在湿法炼锌料液中允许的浓度范围内波动；在步骤二所得优化测量温度范围内，采用紫外可见分光光度计分别测量上述溶液紫外可见吸收光谱强度，并根据其测试结果分别计算铜、钴、镍和铁吸光度的线性关系；当铜、钴、镍和铁吸光度的线性关系系数均大于等于0.99时，则进行步骤六；否者，返回步骤一、并依次重复步骤一至五，重新优化的显色剂浓度范围、测量温度、增敏剂的用量中至少一个参数；或在已经优选的范围内，重新选择显色剂浓度值、测量温度、增敏剂的用量中至少一个参数；直至满足当铜、钴、镍和铁吸光度的线性关系系数均大于等于0.99；步骤六铜、钴、镍和铁吸光度的加和性关系判定根据湿法炼锌料液中允许的铜、钴、镍、铁、锌的浓度范围，任意选择铜离子浓度C_Cu‑1、钴离子浓度C_Co‑1、镍离子浓度C_Ni‑1、铁离子浓度C_Fe‑1；然后再加入显色剂、增敏剂得到溶液H；所述H中显色剂的浓度为A1、增敏剂的浓度为Z1；依次配置单一金属离子的溶液；金属离子为Cu离子的溶液中显色剂的浓度为A1、增敏剂的浓度为Z1、Cu的浓度为C_Cu‑1；金属离子为Co离子的溶液中显色剂的浓度为A1、增敏剂的浓度为Z1、Co的浓度为C_Co‑1；金属离子为Ni离子的溶液中显色剂的浓度为A1、增敏剂的浓度为Z1、Ni的浓度为C_Ni‑1；金属离子为Zn离子的溶液中显色剂的浓度为A1、增敏剂的浓度为Z1、Zn的浓度为C_Zn‑1；采用紫外可见分光光度计分别测量溶液H以及各单一金属离子溶液的紫外可见吸收光谱强度；并计算离子相对加和性；如果在485nm‑730nm波段，该波段的平均离子加和性AP小于或等于1％，则符合体系加和性要求；如果该波段的平均离子加和性AP大于1％，则不符合体系加和性要求；当不符合要求时，则重新返回步骤一继续进行优化然后依次执行步骤二到六，直到达到加和性指标再进行后续建模工作；设A为混合溶液的真吸光度，Ai为第i种待测重金属离子的吸光度，ΔA为混合溶液真吸光度与溶液中各单离子真吸光度算术加和之间的相对误差，ΔA越小表明离子溶液的加和性越好，定义离子相对加和性AP为式：。