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宋小杰1，劉昌齡2，徐海燕1，徐玲1，劉倩3
(1.安徽建筑工業(yè)學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院，安徽合肥230022;2.合肥師范學(xué)院化學(xué)化工系，安徽合肥230061;3.大連理工大學(xué)化工與環(huán)境生命學(xué)部，遼寧大連116023)
摘要：采用2-(5-溴-2-吡啶偶氮)-5-二乙氨基苯酚(5-Br-PADAP)為顯色劑，在表面活性劑聚二乙醇辛基苯基醚(OP)存在下同時(shí)測(cè)定銅和銦。在pH=4.0 HAC-NaAC緩沖介質(zhì)中，顯色體系的最大波長(zhǎng)分別在560 nm和570 nm;根據(jù)吸光度的加和性，對(duì)電鍍CuInSe2(CIS)薄膜廢液進(jìn)行了分析，結(jié)果令人滿意。結(jié)果表明，銅在0.1～1.4 mg/L和銦在0～1.0 mg/L范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系。加標(biāo)回收率銅為96.74%、銦為95.23%。
關(guān)鍵詞:5-Br-PADAP;光度法;電鍍廢液;銅;銦
中圖分類號(hào):TQ 016.1;TQ 420.7+11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1671-3206(2012)01-0174-03
CuInSe2薄膜是制作太陽(yáng)能電池的半導(dǎo)體材料。在制造太陽(yáng)能電池的過(guò)程中會(huì)遺留大量的廢液，含有多種貴重金屬離子，直接丟棄不但污染環(huán)境，對(duì)資源也是極大浪費(fèi)。對(duì)其中的金屬進(jìn)行分析與提取，消除其對(duì)環(huán)境的危害性并回收有價(jià)物質(zhì)，具有重要的意義。
根據(jù)朗伯-比爾定律，利用多組分分光光度法來(lái)同時(shí)測(cè)定電鍍廢液中的微量多種金屬離子的含量，根據(jù)吸光度的加和性，測(cè)得混合物在某一波長(zhǎng)下的總吸光度，聯(lián)立方程組求得混合物中各組分的含量[1]。不需要對(duì)廢液中的離子進(jìn)行預(yù)分離，只要在合適的顯色條件下就可直接準(zhǔn)確測(cè)定。此法較其他方法[2-7]運(yùn)行成本低，操作簡(jiǎn)便，適用性廣。
1·實(shí)驗(yàn)部分
1.1試劑與儀器
5-Br-PADAP、醋酸鈉、醋酸、濃鹽酸、氯化銦(4N級(jí))、純銅片(5N級(jí))、聚二乙醇辛基苯基醚(OP)、無(wú)水乙醇等均為分析純;實(shí)驗(yàn)用水均為去離子水;電鍍CIS廢液均為本實(shí)驗(yàn)室分類回收所得。
7230G型分光光度計(jì);PHS-3C型酸度計(jì);FA1104電子天平等。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
準(zhǔn)確移取一定量銅或銦標(biāo)準(zhǔn)液或廢液樣于25 mL比色管中，依次加入1.50 mL pH為4.00的HAc-NaAc緩沖溶液，1.00 mL的10%OP溶液[8]和一定量的0.40 g/L 5-Br-PADAP[7，9]溶液，用去離子水定容，搖勻后靜置顯色一定時(shí)間，以合適的參比和1 cm比色皿，在特定波長(zhǎng)處分別測(cè)其吸光度。
2·結(jié)果與討論
2.1吸收曲線測(cè)定
準(zhǔn)確移取一定量的In(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)、Se(Ⅳ)標(biāo)準(zhǔn)液和試劑空白，以去離子水為參比，分別在400～600 nm測(cè)其吸光度，結(jié)果見圖1。
由圖1可知，以去離子水為參比的硒顯色體系的最大吸收波長(zhǎng)在450 nm左右，且與試劑空白的吸收曲線幾乎重合，因此可以得出Se(Ⅳ)與顯色劑5-Br-PADAP幾乎不反應(yīng);而以去離子水為參比，Cu(Ⅱ)與In(Ⅲ)的顯色體系的最大波長(zhǎng)分別在560，570 nm左右，根據(jù)吸光度的加和性和多組分分析的方法，在560，570 nm處測(cè)出混合液的總吸光度，再通過(guò)聯(lián)立方程組求出各金屬離子的濃度。此時(shí)廢液中的Se(Ⅳ)不干擾測(cè)定。
2.2顯色時(shí)間的確定
以試劑空白為參比，從5～60 min每間隔5 min測(cè)定其銅顯體色系在560 nm處的吸光度和銦顯色體系在570 nm處的吸光度，結(jié)果見圖2。
由圖2可知，銅顯色體系的吸光度值在25 min后幾乎不變，且在16 h后測(cè)量，吸光度值仍幾乎不變，因此銅顯色體系的穩(wěn)定性很好。銦顯色體系的吸光度隨時(shí)間變化非常小，可以快速達(dá)到穩(wěn)定[8]，故顯色時(shí)間都選定25 min。
2.3顯色劑用量的確定
以試劑空白為參比，固定銅和銦及其它試劑的量，改變顯色劑5-Br-PADAP的用量，在560 nm處測(cè)銅顯色體系的吸光度;在570 nm處測(cè)銦顯色體系的吸光度，結(jié)果見圖3。
由圖3可知，選定銅和銦顯色體系的顯色劑用量為2.5 mL。
2.4銅和銦的標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定
分別準(zhǔn)確移取一定量的銅和銦標(biāo)準(zhǔn)液于25 mL比色管中，以試劑空白為參比，分別測(cè)量其在560，570 nm處的吸光度，結(jié)果見圖4和圖5。
由圖4和圖5得到銅和銦顯色體系工作曲線的線性關(guān)系和表觀摩爾吸光系數(shù)，見表1。
由表1可知，其各自工作曲線在線性范圍內(nèi)的線性關(guān)系較好、表觀摩爾吸光系數(shù)較大，顯色反應(yīng)的靈敏度較高。根據(jù)線性回歸方程及吸光度的加和性，可得方程組如下:A560=1.209XCu+0.411XIn-0.015 7，A570=1.080XCu+0.426XIn-0.013 8其中，A為總的吸光度;X為金屬離子的濃度。將測(cè)定的A值代入對(duì)應(yīng)的方程，可解得各金屬離子的濃度。
2.5模擬CIS電鍍廢液的測(cè)定
準(zhǔn)確移取2.00 mL稀釋100倍的模擬CIS電鍍廢液于25 mL比色管中，以試劑空白為參比，分別測(cè)量在560，570 nm處的吸光度。平行測(cè)定3次，取均值計(jì)算其回收率，結(jié)果見表2。
4·結(jié)論
研究結(jié)果表明，Cu2+在0.1～1.4 mg/L和In3+在0～1.0 mg/L范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系。加標(biāo)平均回收率較高，銅為96.74%，銦為95.23%。測(cè)定的s較小:測(cè)銅的s≤0.001 4 g/L，測(cè)銦的s≤0.008 3 g/L。本法可用于電鍍廢液中銅和銦的同時(shí)測(cè)定。
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