萃取分离中铜离子,锌离子的滴定论文

1、 江 西 理 工 大 学本 科 毕 业 设 计（论文）题 目：萃取分离中金属离子的分析测定研究学 院：冶金与化学工程学院专 业：化学工程与工艺班 级：化工102班学 号：学 生：随风 指导教师： 职称：副教授时间：2012年3月2013年6月江 西 理 工 大 学本 科 毕 业 设 计（论文）任 务 书学院:冶金与化学工程 专业：化工级（届）2班 学号:33学生： 题 目：萃取分离中金属离子的分析测定研究原始依据： 金属离子的滴定在很早以前就有过探索。现在各种方式都趋于成熟。1.我们采用间接碘量法1测定铜离子。该方法是在弱酸性溶液中（pH=34），Cu2+与过量的KI作用，生成CuI2-4沉淀

2、和I2，析出的I2可以淀粉为指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定。为提高分析结果的准确度，近终点时加入硫氰酸盐，将CuI转化为溶解度更小的CuSCN沉淀。在沉淀的转化过程中，吸附的碘被释放出来，从而被Na2S2O3溶液滴定2.测定锌的基本方法包括了原子吸收，色谱法5，分光光度法，以及滴定法等。例如通过原子吸收精密度及准确度试验表明，选择火焰原子吸收分光光度法6-7直接测定高含量锌，其结果准确可靠，重现性好，且操作简便、快速，能满足实际生产分析的需求摘要，而色谱法与分光光度法所测结果与其它分析方法测定的结果相符。本文系统综述了锌的含量测定的基本方法类型，通过对各种方法的综述，分析各种方法的优劣势

3、，以及各种方法作出的总结.3.镍的测定方法包含了分光光度法8-10，直接滴定法等。自1997年以来分光光度法的研究已经趋于成熟本课题的研究目的是寻找简单，方便，环保的金属离子测定方法，针对金属铜离子，锌离子，镍离子的滴定进行了研究。本课题应用间接碘量法，直接EDTA滴定方式对金属离子进行滴定。对原有的滴定方式进行研究比较，提出了改进的方法，同时也采用了一些准确，易观察，简单的滴定方法，并综合考察了各种条件对滴定的影响的方法。主要内容和要求：主要内容：1.熟悉金属铜离子，锌离子，镍离子各种滴定方法，挑选较为简便、经济的滴定方式；2.取得了成绩及对未来工业废水监测和环境11保护所发挥的意义；3.对

4、实验得到的颜色变化、数据偏差、终点判定等做出评价。4.利用不同浓度对滴定结果的不同进行判断滴定剂的滴定效果。5.利用PH的变化所得的数据来测定滴定效果6.利用体积变化因素来分析滴定结果日程安排：2月10日3月16日：熟悉课题内容，查阅相关文献资料；3月17日3月29日：提出实验方案，写出开题报告等；3月30日4月5日：设计实验过程和操作步骤；4月5日5月25日：整理实验数据、撰写论文大纲和目录；5月26日6月3日：完成正稿。主要参考文献和书目：1Cheng K .L.: Anal. Chem.30,243(1958)2Kitagawa H.: Japan Analyst.1962(11),35

5、83汪尔康. 21世纪分析化学展望A.汪尔康主编.21世纪的分析化学C.北京:科学出版社，1999：6-134黄本立.展望21世纪的分析化学A.汪尔康主编.21世纪的分析化学C.北京:科学出版社，1999:23-26.5申令生.化学分析计算手册M.北京:水利电力出版社，1992.6吴阿富编著.化学定量分析M.上海:华东理工大学出版社，2002.7彭崇慧，张锡瑜编著. 络合滴定原理M. 北京:北京大学出版社，1981.8倪育才.实用测量不确定度评定M.北京:中国计量出版社，2004.9JJF1001-1998，通用计量技术及定义S.北京:国家技术监督局 ，1998.10俞汝勤.现代分析化学的信息

6、理论基础M.长沙:湖南大学出版社，1987.11俞汝勤.分析化学的信息化与化学计量学的发展A.汪尔康主编.21世纪的分析化学C.北京:科学出版社，1999:14-22.指导教师（签字）： 年 月 日注：本表可自主延伸，各专业根据需要调整 江 西 理 工 大 学本 科 毕 业 设 计（论文）开 题 报 告学院:冶金与化学工程 专业：化工级（届） 2班 学号:33 学生： 题 目：萃取分离中金属离子的分析测定研究本课题来源及研究现状：在萃取分离实验中，要进行计算萃取率，就要涉及滴定这方面的知识。滴定在萃取分离中起着举足轻重的作用。自1854年建立间接碘量法测铜以来, 不少化学分析工作者对此法的pH

7、范围、缓冲体系1、分离方法、干扰物质及其允许含量、消除干扰的办法及铁掩蔽剂的选择等曾进行了大量的试验研究工作, 使碘量法定铜方法日趋成熟, 运用范围更为广泛。建国以来, 国内一些试验研究单位对碘量法定铜中有争议的理论问题进行了专题研究。1961年云南省2金属学会对碘量法测铜中的滴定终点返回问题、滴定体积、pH值和硫氰酸盐的影响等四个主要问题开展了专题讨论。1964 ,1975和1982年冶金工业部三次对铜精矿化学分析方法3进行纳标和修标! 测定锌的基本方法包括了原子吸收4-6，色谱法，分光光度法，以及滴定法等。例如通过原子吸收精密度7-9及准确度试验表明，选择火焰原子吸收分光光度法直接测定高含

8、量锌，其结果准确可靠，重现性好，且操作简便、快速，能满足实际生产分析的需求摘要，而色谱法与分光光度法所测结果与其它分析方法测定的结果相符。本文系统综述了锌的含量测定的基本方法类型，通过对各种方法的综述，分析各种方法的优劣势，以及各种方法作出的总结.镍的测定方法包含了分光光度法，直接滴定法等。自1997年以来分光光度法的研究已经趋于成熟。课题研究目标、内容、方法和手段：本课题的研究目的：寻找金属铜离子，锌离子，镍离子的简便滴定方法，针对金属铜离子，锌离子，镍离子的分析测定进行了研究。本课题应用间接碘量法滴定铜离子，EDTA直接滴定锌离子，镍离子对原有的滴定方法综合研究比较，并综合考察了各种滴定方

9、法的研究。本课题的研究内容：1.熟悉金属铜离子，锌离子，镍离子各种滴定方法，挑选较为简便、经济的滴定方式。2.取得了成绩及对未来工业废水监测和环境保护所发挥的意义；3.对实验得到的颜色变化、数据偏差、终点判定等做出评价。本课题的研究方法：1.铜离子的滴定：取一定量的铜离子标准溶液于锥形瓶中，加入一定的碘化钾溶液，立即用待定的硫代硫酸钠滴定至淡黄色，然后加入少量的淀粉溶液，继续滴定至浅蓝色，再加入少量硫氰酸钾，摇匀后溶液蓝色转深，继续滴定至蓝色消失则为终点。2.锌离子的滴定：吸取一定量的锌标准溶液，加入两滴二甲酚橙10-13。加入少量的缓冲溶液，用EDTA滴定，使溶液颜色由酒红色转至亮黄色。则滴

10、定完成。3.镍离子的滴定：在缓冲溶液中。掩蔽杂质离子，以二甲酚橙为指示剂，加入过量的EDTA标准溶液与镍形成络合物14-15，过量的EDTA用锌标准溶液反滴定。本课题的研究手段：1）查阅大量的有关期刊、学位论文及书籍，了解国内外对金属铜离子，锌离子，镍离子各种滴定方法研究现状，并学会制订和设计实验方案； 2）选择比较简单，方便，准确的滴定方法。对浓度，PH，体积等3个因素进行正交实验； 4）利用不同浓度对滴定结果的不同进行判断滴定剂的滴定效果。 5）利用PH的变化所得的数据来测定滴定效果 6）利用体积变化因素来分析滴定结果 7）计算滴定过程的数据偏差，进而求得简单，方便，易操作的滴定方法。 设

11、计（论文）提纲及进度安排：1.论文提纲：<1>文献综述 <2>实验部分 <3>实验分析和结果讨论 <4>结论和展望 <5>附录 <6>参考文献 <7>致谢2.进度安排：2月10日3月16日：熟悉课题内容，查阅相关文献资料；3月17日3月29日：提出实验方案，写出开题报告等；3月30日4月5日：设计实验过程和操作步骤；4月5日5月25日：整理实验数据、撰写论文大纲和目录；5月26日6月3日：完成正稿。主要参考文献和书目：1周渭，于建国，刘海霞编著.测试与计量技术基础M.西安:西安电子科技大学出版社，2004.2钱

12、绍圣编著.测量不确定度M.北京:清华大学出版社，2002.3JJF1059-1999，测量不确定度评定与表示S.北京:国家技术监督局，1999.4中国实验室国家认可委员会编.化学分析中不确定度的评估指南S.北京:中国计量出版社，2002.5Eurachem/Citac Guide,Quantifying Ucertainty in Analytical Measurement,Bei jing, 2003.6上海市计量技术测试研究院编. 常用测量不确定度评定方法及应用实例M. 北京:中国计量出版社，2001.7GB 12806-91.实验室玻璃仪器单标线容量瓶S.北京:国家技术监督局，1991

13、.8GB 12808-91.实验室玻璃仪器单标线吸量管S.北京:国家技术监督局，1991.9GB 12805-91.实验室玻璃仪器滴定管S. 北京:国家技术监督局，1991.10刘智敏. 不确定度及其实践M. 北京:中国标准出版社，2000.11 GB/T 12689.2-1990,锌及锌合金化学分析方法 二乙基二硫代氨基甲酸铅分光光度法测定铜S.北京:国家技术监督局,1990.12 GB/8647.6-88,镍化学分析方法 火焰原子吸收分光光度法S.北京:国家技术监督局,1988.13GB 8550.2-87,白铜化学分析方法 EDTA滴定法测定镍S.北京:国家技术监督局,1987.14 G

14、B 471-64,铜合金分析方法S.有色金属分析标准汇编.北京:国防工业出版社,1993.15 王令今,王桂花.分析化学计算基础M.北京:化学工业出版社,2002.指导教师审核意见：指导教师（签字）： 年 月 日注：本表可自主延伸摘 要1842年Peligot首先报道了用乙醚从沥青铀矿中提取和纯化硝酸铀酰。1892年Rothe和Hanroit又成功地使用乙醚从浓盐酸中萃取出了三氯化铁。1891年Nernst提出了著名的Nernst分配定律。20世纪20年代以后，有机螯合剂开始应用于金属离子的溶剂萃取中。通过查阅国内外文献和研究金属离子滴定的各种方法，本文分别探讨了滴定铜离子，锌离子，镍离子的滴

15、定方法.（1）间接碘量法测定铜离子：将待测溶液用硫代硫酸钠溶液滴定；（2）EDTA滴定锌离子：用EDTA直接滴定锌离子，指示剂用二甲酚橙；（3）锌离子返滴定镍离子：在加入过量EDTA后，用锌标准溶液滴定镍离子，指示剂用二甲酚橙。计算出萃取剂对金属离子萃取率，从而知晓萃取剂对金属离子的萃取效果。观察滴定过程中颜色的变化。寻找金属铜离子，锌离子，镍离子的简便滴定方法，找寻对铜离子、锌离子、镍离子有较好萃取效果的萃取剂。为在实际生产中提取铜离子、锌离子、镍离子和金属离子滴定提供理论依据。关键词：萃取；滴定；间接碘量法；EDTA滴定；返滴定。AbstractIn 1842 Peligot was fi

16、rst reported to have extracted from pitchblende with ether and purified uranyl nitrate. In 1892 Rothe and Hanroit successfully used concentrated hydrochloric acid and extracted with ether from a ferric chloride. In 1891 Nernst made the famous Nerst distribution law. After the 1920s, organic agents b

17、egan to be used in the solvent extraction of metal ions. Access through a variety of methods and research the documents of metal ions, this paper discusses the methods of the titration of copper ion, zinc ion, nickel ion: (1) Indirect determination of copper ions Iodimetry: The test solution was tit

18、rated with sodium thiosulfate;(2)EDTA titration zinc ions: direct titration with EDTA zinc ions with xylenol orange indicator;(3)zinc ions back titration of ions: After adding an excess of EDTA, titrated with a standard solution of zinc nickel ions, the indicator with xylenol orange. Calculate the e

19、xtraction solvent extraction rate of metal ions and thus knowing the effect of extraction solvent extraction of metal ions. Observe the changes in color during titration.Looking for copper ions, zinc ions, nickel ions simple titration methods, looking copper ions, zinc ions, nickel ions better extra

20、ction efficiency extraction agent. For the extraction of copper ions in the actual production of zinc ions, nickel ions and metal ion titration provide a theoretical basis.Keywords: extraction; titration; indirect iodimetry; EDTA titration; anti-titration.目 录第一章 文献综述11.1萃取分离及其应用11.1.1萃取分离11.1.2萃取分离应

21、用11.2金属离子的分析方法21.2.1常用分析方法21.2.2络合滴定原理21.2.3分析方法的选择原则31.3铜、锌和镍的滴定分析51.3.1铜元素滴定51.3.2锌元素滴定51.3.3镍元素的滴定61.3.4混合滴定分析61.4研究内容及意义61.4.1研究内容61.4.2研究意义6第二章 实验及过程82.1实验主要试剂82.2实验主要设备82.3实验流程图92.4分析方法92.5计算公式10第三章 结果与讨论113.1铜离子的测定结果113.1.1 p204对铜离子的萃取效果与pH的关系113.1.2在pH=3.5时不同条件萃取剂对铜离子的萃取效果113.2锌离子的测定结果123.2.

22、1 p204对锌离子的萃取效果与pH的关系123.2.2在pH=3时不同条件萃取剂对锌离子的萃取效果133.3镍离子的测定结果143.3.1 p204对不同浓度的镍离子的萃取效果143.3.2不同条件萃取剂对镍离子的萃取效果143.4铜和锌混合溶液测定结果163.5反萃取的测定结果17第四章 结论19主要参考文献20外文资料22中文翻译33致 谢42小论文43江西理工大学2014届本科生毕业论文第一章 文献综述1.1萃取分离及其应用1.1.1萃取分离萃取法比化学沉淀法分离程度高；比离子交换法选择性好，传质快；比蒸馏法能耗低且生产能力大；周期短，便于连续操作和自动控制。就广义而言，萃取可分为液相

23、到液相，固相到液相，汽相到液相等三种过程。通常所说的“萃取”指的是液液萃取过程，即溶剂萃取过程。溶剂萃取在有机化学中很早就用作一种基本的分离手段，无机物质的萃取开始于十九世纪初，1842年Penligot1首先报道了用乙醚从沥青铀矿中提取和纯化硝酸铀酰。1892年Rothe和Hanroit2又成功地使用乙醚从浓盐酸中萃取出了三氯化铁。1891年Nernst提出了著名的Nernst3分配定律。20世纪20年代以后，有机螯合剂开始应用于金属离子的溶剂萃取中，使各种金属离子的溶剂萃取有较为迅速地发展。50年代初，随着原子能科学技术的发展，进一步推动了溶剂萃取的蓬勃发展，寻找各种选择性高的新萃取剂更引

24、起人们的浓厚兴趣。目前萃取剂的种类十分繁多，而且已对周期表中94个元素的萃取性能进行过研究4。萃取法是利用化合物在两种化合物互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物提取出来。分配定律5是萃取方法理论的主要依据，物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。溶剂萃取操作是将一种溶剂加入料液中，使溶剂和料液充分混合，则欲分离的物质能较多的溶解在溶剂中，并与剩余料液分层，从而达到分离的目的。萃取物质由“亲水性”转化为“疏水性”的过程。即：萃取。相反，如条件改变时，也可使被萃取物质由有机相转移到水相，此过程称为反萃取6。1.1.

25、2萃取分离应用近年关于萃取分离技术研究进展很快，各种萃取方法层出不穷但各有其优缺点。下面就关于萃取分离应用进行简单介绍。传统的提取物质中有效成分的方法比较复杂，而且产品的纯度不高，易含有毒有害物质在其中。萃取分离法是一种新型的分离技术，是将样品中的目标化合物选择性的转移到另一相中或选择性的保留在原来的相中，从而使目标化合物与原来的复杂基体相互分离的方法。这种方法不仅在化工医药领域得到广泛应用，而且在食品、烟草、香料、稀土行业得到极大认可。其中，溶剂萃取自其出世以来，就广泛应用于分析化学，无机化学，放射化学，冶金矿物提取及纯化等领域。随着科技的更新和进步，萃取分离技术也在不断的改进优化，新型的萃

26、取分离技术不断出现并完善，这项技术在未来具有广阔的发展前景。1.2金属离子的分析方法1.2.1常用分析方法根据分析方法的基本原理和测量所使用的仪器不同,分析化学中使用的分析方法通常分为两大类:化学分析法和仪器分析方法。化学分析法是以化学反应为基础,依据实验测定的重量或体积,利用化学计量关系来确定试样中某成分含量的方法。化学分析法是最早发展起来的方法,是分析化学的基础,又称为经典分析方法。化学分析法分为滴定分析法和重量分析法。下面简单介绍滴定分析法。滴定分析法是用滴定的方式测定物质含量的方法,将一种已知准确浓度的溶液用滴定管滴加到待测物质的溶液中,直到所加的试剂与待测物质按化学计量关系反应完全,

27、由所消耗的标准溶液体积和浓度,计算出待测物质的含量。滴定分析法通常用于测定常量组分。准确度较高,在一般情况下,测定的误差不高于0.1%。滴定法操作简便、快速、准确、所用仪器简单、价格便宜,是化学分析中很重要的一种方法,在生产和科研中都具有很大的实用价值。仪器分析法是以物质的物理性质或物理化学性质为基础建立起来的一类分析方法,通过测量物质的物理或者物理化学参数,便可确定该物质的组成、结构和含量。由于它们都需要借助于仪器进行测量,所以称为仪器分析。按照仪器分析所利用物质的物理或化学特性及信号的类别,仪器分析可分为:光学分析法、电化学分析法、热分析法、放射化学分析法、质谱法和分离分析法。仪器分析法的

28、特点是:（1）灵敏度很高,适用于微量和痕量组分的测定；（2）不能给出高精密度高准确度的结果,准确度一般为1%-5%,不适用于常量分析；（3）几乎所有仪器分析法都是比较法,需要标准物质做参照；（4）一般说来,仪器分析设备费用较高,一次性投入较大；（5）仪器分析简单、快速,易于实现自动化1.2.2络合滴定原理一、络合滴定分析基础络合滴定法在新的有机络合剂不断合成的推动下迅速发展,现已成为滴定分析中的重要的方法之一。目前应用最广的有机络合剂是一类含有氨基和羧基的有机物,最常用的是乙二胺四乙酸,它能滴定几十种金属离子。络合滴定发展主要集中在络合滴定剂、掩蔽剂、指示剂以及指示终点仪器发展等方面。除了广泛

29、采用EDAT作为滴定剂外,其他一些氨羧络合剂7的研究与应用也逐渐完善,并出现了一些具有特殊优点的络合滴定剂。许多新的确定滴定终点方法和仪器方法的出现,使络合滴定面目一新,并日益朝着仪器化与自动化的方向发展。 二、络合滴定分析对化学反应的要求用于滴定分析的络合反应,必须同时满足以下要求:1.反应必须定量反应按一定方程式定量进行,络合比必须固定,是定量计算的基础;2.反应速度要快滴定反应最好是在瞬间完成,对于速度较慢的反应,可采取适当简便措施,以提高其反应速度;3.有适当的方法确定滴定终点,可选用指示剂或其他物理化学方法,如用电位滴定法确定酸碱滴定、氧化还原滴定等各类滴定反应的终点;4.反应生成物

30、稳定常数要足够大,定量反应必须完全,生成物稳定常数就是衡量反应进行程度的指标。通常要求达99.9%8以上(分析误差不大于0.1%)。三、滴定方式根据物质性质不同,可以采取不同方式滴定,通常有以下几种:1.直接滴定法利用标准溶液直接滴定被测物质,是滴定分析中最常用的方法。2.间接滴定法包括:(1)返滴定法：先加入一种过量的标准溶液,待反应完成后,再用第二种标准溶液滴定剩余的第一种标准溶液,根据反应所消耗的两种标准溶液的用量,计算出被测组分含量,返滴定法又称回滴法9或称剩余量滴定法。当一些化学反应速度较慢或没有合适的指示剂时,可用返滴法。(2)中间物滴定法：先通过一个适当试剂与被测物质反应生成一个

31、中间产物,用标准溶液直接滴定中间产物,或中间产物再经处理后再滴定,中间物滴定法又称为滴定中间物法。对于一些不能直接与滴定剂反应或不按一定反应式定量进行或伴有副反应的以及空气影响严重的物质,都可用中间物滴定法。四、络合滴定平衡络合物稳定常数KMY：以M代表金属离子浓度, Y代表络合剂浓度,MY代表络合物MY浓度,对络合平衡反应M+Y=MY,有KMY=MY/(MY),其中KMY 10称为金属M和络合剂Y的稳定常数(或称形成常数)。KMY是不考虑外界条件对络合反应的影响时衡量络合反应进行的程度的参数,又称绝对稳定常数。1.2.3分析方法的选择原则一、分析方法的选择原则选择合适分析方法进行测定,是保证

32、得到可靠结果的关键环节。因样品的差异性,故选定测定方法具有非常重要的作用。测定方法选取常根据以下原则:1.根据测定目的要求：首先应该根据测定的目的及对分析准确度的要求选择分析方法。如生产过程中的中控分析,对分析方法的准确度要求不高,重要的是要求快速,因此所选择的分析方法在满足准确度要求的前提下,尽量选择简便快速的方法。2.根据待测组分含量：对于常量组分的分析,多采用化学分析法中的滴定分析和称量分析。对于高纯度物质的分析、微量组分的分析,灵敏度要求较高,应选择灵敏度高的仪器分析方法。3.根据组分性质：了解组分性质有助于选择测定方法。有酸碱性的物质可选用酸碱滴定法,具有氧化还原性质的物质可选用氧化

33、还原滴定法,大多数金属离子均可选用络合滴定法。对于有颜色的物质或能转变成有色化合物的,可选用分光光度法等。4.根据共存组分的影响：在选择分析方法时,必须考虑到共存组分对测定的影响,因此尽可能选用选择性高的方法。或采取一些措施消除干扰。5.根据现有条件：所选用的方法尽量与现有设备和技术条件相适应,并考虑所需费用应最低。二、掩蔽原理1.掩蔽11就是加入一种试剂与干扰离子反应,从而使干扰离子浓度降低,不再干扰待测金属离子滴定,起掩蔽作用的试剂称为掩蔽剂。掩蔽的实质是降低干扰金属络合物的条件常数,加大金属络合物条件常数之差。加入一种试剂后使掩蔽的金属离子从掩蔽剂中释放出来的过程称为解蔽12。2.掩蔽剂

34、需要具有下列性质:(1)干扰离子与掩蔽剂13生成的络合物比与EDTA生成的更稳定;(2)加入掩蔽剂后，与干扰离子生成无色或者浅色的可溶性络合物,溶液最好是清晰无色或浅色,不影响终点判断;(3)掩蔽剂加入后,不太变动溶液的pH值;(4)不影响被测元素与EDTA的络合。三、金属指示剂在金属指示剂络合物浓度MIn与金属指示剂浓度HIn为1:l时,金属指示剂颜色转变。金属指示剂颜色发生转变时的金属离子浓度,称为指示剂颜色转变点浓度,用Mtrans或pMtrans 14表示。其值越大,表示金属指示剂灵敏度越高,滴定过程中反应效果越明显。1.金属指示剂络合物的稳定性：金属指示剂络合物必须有足够的稳定性,但

35、又不能太稳定,以便接近滴定终点时EDTA能从指示剂络合物中MIn夺取金属离子而转变成M-EDTA络合物。若MIn比MY还稳定,则滴入的EDTA就不能从指示剂络合物中夺取金属离子,产生所谓的封闭现象。2. 金属指示剂应具备的条件:(1)指示剂In+本身颜色与其金属离子络合物MIn颜色应有明显不同;(2)指示剂与金属离子所生成的络合物MIn应有适当的稳定性;(3)指示剂应具有一定的选择性,即在一定的条件下,只对某种离子发生显色反应。四、缓冲溶液1.缓冲溶液15是一种能对溶液的酸度起稳定作用的溶液。向这种缓冲溶液中加入少量酸或碱,或者因化学反应溶液中产生了少量酸或碱,或者将溶液稍加稀释,溶液的pH值

36、(酸度)基本保持不变,这种作用称为缓冲作用。具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。2. 缓冲溶液选择依据：(1)缓冲溶液对整个分析过程无干扰；(2)缓冲溶液应有足够的缓冲容量；(3)所需控制的pH值应在缓冲溶液的缓冲范围之内要获得较广泛的pH值范围内起缓冲作用的缓冲溶液,可采用多元酸或多元碱混合组成缓冲体系,因为其中有多个Ka或Kb值起作用。1.3铜、锌和镍的滴定分析1.3.1铜元素滴定间接碘量法测定：该方法是在弱酸性溶液中（pH=3-4），Cu2+与过量的作用，生成CuI沉淀和I2，析出的I2以淀粉为指示剂，用Na2S2O3 16标准溶液滴定。为提高分析结果的准确度，近终点时加入硫氰酸盐，将CuI

37、转化为溶解度更小的CuSCN沉淀。在沉淀的转化过程中，吸附的碘被释放出来，从而被Na2S2O3溶液滴定。1.3.2锌元素滴定在微酸性溶液中锌离子能与EDTA稳定络合,在碱性溶液中Zn-EDTA遇强碱如氢氧化钠时,转化为阴离子而释放出EDTA。在微酸性溶液中滴定锌,除少量碱土金属或镁不干扰外,其余金属均干扰,因此可将锌分离或借助于掩蔽剂。铝和钙可用氟化铵掩蔽,铜可用硫脲17或硫代硫酸钠掩蔽,铁可用氟化钾掩蔽。仪器法指示终点已用于锌的滴定,可应用锌电位或“鳌合剂波18”进行安培法测定。电位滴定可于pH5-6时用铁(III)返滴定或利用静止汞滴直接滴定。此外还可以应用高频滴定法、放射滴定法、温度滴定

38、法、光度滴定法13等。1.3.3镍元素的滴定返滴定来测定镍,可以克服镍和络合剂反应速度较低的缺点。酸性介质中,间接滴定镍最初以铬黑T19为指示剂,用镁溶液回滴;也可以用甲基百里酚蓝、百里酚酞络合剂或钙黄绿素作指示剂,用钙溶液回滴;在pH5-5.5用二甲酚橙或甲基百里酚蓝作指示剂,用铅或锌溶液滴定剩余的EDTA,是较好的方法。碱性介质中返滴定镍,碱土金属和镁会被共同滴定。用丁二酮肟20沉淀镍,将沉淀溶解于盐酸后与EDTA反应,过量EDTA可用锌离子返滴定,这种联合为分析镍提供一种专属而快速的测定方法。1.3.4混合滴定分析在同一份试液中进行铜和其他金属离子的测定方法,各方面均有报导21,采用仪器

39、法指示终点、掩蔽和解蔽或二者同时并用。铜锌混合离子中锌含量少于铜时,可用掩蔽滴定法测定:用硫脲溶液掩蔽铜离子，用EDTA进行锌离子的滴定。铜离子则可以用间接碘量法测定。镍铜离子滴定分析,可以采用硫代硫酸盐来掩蔽铜,PAN可以作为滴定镍的指示剂,但滴定终点拖延。在酸性介质中用PAN22作为指示剂用铟进行返滴定,避免了终点拖延。铜锌镍元素共存溶液滴定,还没有完整的方法,尤其是对铜锌镍元素的连续测定。1.4研究内容及意义1.4.1研究内容萃取分离对金属离子的提纯和分离起着关键性的作用。故要实验出对金属离子萃取能力高的萃取剂。在萃取分离实验中，要进行计算萃取率，就要涉及滴定这方面的知识。滴定在萃取分离

40、中起着举足轻重的作用。滴定分析方法是化学分析方法中的重要分析方法之一。它广泛应用于常量和半微量分析，适用于多种化学反应。本论文主要研究铜离子的间接碘量法，锌离子的EDTA直接滴定法，反滴定镍离子法。观察滴定过程中颜色的变化和指示剂所起的作用以及算出萃取剂对金属离子的萃取效果。1.4.2研究意义寻找金属铜离子，锌离子，镍离子的简便滴定方法，针对金属铜离子，锌离子，镍离子的分析测定进行了研究。本实验对间接碘量法滴定铜离子，EDTA直接滴定锌离子，反滴定镍离子法进行综合研究，该实验所研究的滴定方法有着简单、方便、准确度高、易推广、污染少、经济等优点。测定萃取后溶液中金属离子的浓度,从而知晓萃取的效果

41、,达到金属离子分离提纯的目的。找寻对铜离子、锌离子、镍离子有较好萃取效果的萃取剂。实验反萃取剂对金属离子的反萃效果。为在实际生产中提取铜离子、锌离子、镍离子和金属离子滴定提供理论依据。第二章 实验及过程2.1实验主要试剂实验所用的主要试剂，如表2-1。表 21 实验试剂名称产地来源规格五水硫代硫酸钠济南云剑化工有限公司ARAR碘化钾郑州康源化工产品有限公司硫氰酸钾湖北捷思迈化工有限公司AR淀粉郑州阳光化工产品有限公司AR乙二胺四乙酸四钠郑州瑞辉化工产品有限公司AR二甲酚橙青岛正业试剂仪器有限公司AR硫脲郑州瑞辉化工产品有限公司ARP204郑州勤实科技有限公司AR2.2实验主要设备实验所用的主要

42、设备，如表2-2。表 22 实验设备名称产地来源规格酸式滴定管苏州柏兆科学仪器有限公司A级50ml碱式滴定管河南三顺教学仪器有限公司A级25ml锥形瓶广州普伦仪器有限公司250 ml容量瓶浙江常青化工有限公司250ml分液漏斗泰州市丰林玻璃有限公司500ml分析天平深圳市宝安区新安原品电子商行DTX-FA型2.3实验流程图实验主要流程，如图2-1。计算滴定萃取后样品分相萃取 滴定浓度配置溶液图2-1实验流程图2.4分析方法一、量取2ml未萃取的铜离子溶液用间接碘量法进行滴定，记录数据。量取一定量调好 pH的铜离子溶液，加入p20423溶液进行混合震荡2分钟。静置分层后分液。准确移取2ml Cu

43、2+样品溶液于250ml锥形瓶中（最好是碘量瓶）加水2ml混匀。加入2 ml 100g/L KI溶液，立即用待定的Na2S2O3溶液滴定至呈淡黄色。然后加入1 ml 10 g/L淀粉溶液，继续滴定至浅蓝色。再加入5 ml 100 g/L KSCN 溶液，然后摇匀后溶液蓝色转深，再继续滴定至蓝色恰好消失，溶液呈米色。则滴定达到终点。二、量取2ml未萃取的已调pH锌离子溶液用EDTA滴定法进行滴定，记录数据。量取一定量调好 pH的锌离子溶液，加入p204溶液进行混合震荡2分钟。静置分层后分液，吸取2mlZn2+萃取后的溶液于250ml烧杯中，以少量水冲洗杯壁加入2ml乙酸-乙酸钠缓冲溶液，一滴二甲

44、酚橙指示剂。用EDTA溶液滴定至溶液由酒红色至亮黄色。三、配置0.02mol/L、0.04 mol/L、0.06 mol/L、0.08 mol/L的镍离子溶液。与 p204混合震荡，静置分层后，分离有机相和水相。取2ml水相溶液，于250ml烧杯中，以少量水冲洗杯壁加入2ml乙酸-乙酸钠缓冲溶液，一滴二甲酚橙指示剂。 加入过量的EDTA溶液与Ni2+形成络合物。过量的EDTA（0.02 mol/L）用Zn2+ (0.1mol/L)标准溶液反滴定。四、移取待测样品2ml溶液，于250ml锥形瓶中（最好是碘量瓶24）加水2ml混匀。加入2 ml100g/L KI溶液，立即用待定的Na2S2O3溶液

45、滴定至呈淡黄色。然后加入1 ml 10g/L淀粉溶液，继续滴定至浅蓝色。再加入5 ml 100 g/L KSCN 溶液，然后摇匀后溶液蓝色转深，再继续滴定至蓝色恰好消失，溶液呈米色.记录数据可以测定混合液的Cu2+的浓度。移取待测样品2ml溶液，于250ml锥形瓶中加水2ml混匀，加入一定量的一定浓度的硫脲溶液，以掩蔽铜离子带来的干扰。加入2ml乙酸-乙酸钠缓冲溶液，一滴二甲酚橙指示剂。 加入过量的EDTA标准溶液与Ni2+形成络合物。过量的EDTA用Zn2+标准溶液反滴定。记录数据，从而测定Ni2+的浓度。实验装置，如图2-2图2-2实验示意图2.5计算公式萃取率的公式(2-1)：萃取率=

46、= 公式(2-1)反萃率的公式(2-2)：反萃率= 公式（2-2）第三章 结果与讨论3.1铜离子的测定结果3.1.1 p204对铜离子的萃取效果与pH的关系根据第二章2.4的分析方法一, 进行萃取实验，得到不同的pH条件下萃取剂对金属离子的萃取效果，如表3-1所示。表 31 萃取效果与pH的关系铜离子溶液的pH滴定过程中滴定管的刻度（ml）萃取前消耗Na2S2O3的量（ml）滴定过程中滴定管的刻度（ml）萃取后消耗Na2S2O3的量（ml）萃取前后滴定剂消耗量的差值（ml）萃取率(%)1.008.6112.013.403.737.003.270.133.821.202.915.562.6511

47、.113.682.580.072.642.000.823.662.849.3511.962.610.238.092.503.325.322.007.919.711.800.2010.003.0014.1317.133.0015.1317.782.650.3511.663.508.6112.023.417.038.641.611.8052.784.009.3112.012.702.495.022.530.176.294.500.913.352.6410.0712.512.440.207.58从表3-1中，可以看出萃取前后滴定剂消耗量的差值都非常小，根据萃取率公式可以算出萃取率都非常的小。由表3-

48、1可知pH=3.5时为最佳pH，因此可以得出pH=3.5时萃取效果达到最大。萃取率为52.78%。在该滴定实验中，颜色变化很明显。铜离子溶液在加入碘化钾后，溶液颜色由蓝色变化为黄色。随着硫代硫酸钠的滴入，溶液颜色逐渐变淡。在溶液颜色变化为淡黄色时加入淀粉试剂。溶液颜色又变为蓝色。继续滴加硫代硫酸钠溶液，则被测溶液蓝色变淡。在快达到滴定终点时，加入硫氰酸钾溶液，则被测溶液颜色加深。继续滴加硫代硫酸钠溶液至终点，则被测溶液颜色由蓝变为米色。在实验中，碘化钾溶液应当足量加入被测溶液中，保证被测溶液中的铜离子能够全部反应。而加入硫氰酸钾是为了碘化亚铜沉淀转化为溶解度更小的硫氰酸铜沉淀。使得附着的碘释放

49、出来，保证相关数据的准确度。3.1.2在pH=3.5时不同条件萃取剂对铜离子的萃取效果根据第二章2.4的分析方法一,进行萃取实验得到在铜离子溶液的pH 为3.5，萃取率最高时萃取剂的组成，如表3-2所示。表 32在最佳pH时，不同条件，萃取剂对铜离子的萃取效果条件滴定过程中滴定管的刻度（ml）萃取前消耗Na2S2O3的量（ml）滴定过程中滴定管的刻度（ml）萃取后消耗 Na2S2O3的量（ml）萃取前后滴定剂消耗量的差值（ml）萃取率（%）P204：煤油=20%有机：水=1：18.6112.023.411.012.221.212.2064.51P204：煤油=30%有机：水=1：1P204：煤

50、油=20%有机：水=1：28.618.6112.0212.023.413.412.212.322.273.820.061.403.351.9198.2434.89在最佳pH=3.5时探讨不同萃取条件萃取剂的萃取效果，由此可以实验出萃取效果最好的萃取条件。为实际生产中提供理论依据。由上表3-2数据可知，萃取剂的组成不同，萃取效果也不同，萃取剂中煤油的比例增加，萃取剂的萃取效果增强。而有机：水的比例越大则萃取效果越小。故当p204：煤油=30%时萃取效果最好，几乎全部萃取，由萃取率公式可知当p204:煤油=30%，有机：水=1：1时萃取率达到98.24%。故该条件能用于实际生产中。在该条件下能有效

51、的，经济的提纯分离铜离子。3.2锌离子的测定结果3.2.1 p204对锌离子的萃取效果与pH的关系根据第二章2.4的分析方法二, 进行萃取实验，得到不同的pH条件下萃取剂对金属锌离子的萃取效果，如表3-3所示。表 33萃取效果与pH的关系锌离子溶液的pH滴定过程中滴定管的刻度（ml）萃取前消耗EDTA的量（ml）滴定过程中滴定管的刻度（ml）萃取后消耗EDTA的量（ml）萃取前后滴定剂消耗量的差值（ml）萃取率（%）1.002.5111.308.7911.6019.718.110.687.742.0010.6120.109.490.716.125.414.0842.993.000.7210.6

52、19.896.1110.934.825.0751.264.0012.1521.919.7611.0115.914.904.8649.795.002.5512.149.590.425.505.084.5147.036.005.2915.009.715.5210.354.834.8850.26（EDTA的浓度为0.02mol/l,锌离子的体积为2ml）从表3-2中，可以看出在pH=1时，p204对锌离子几乎不萃取，根据萃取率公式可知，萃取剂的萃取效果为7.74%。在pH2-6时，萃取效果相差不大，能够萃取一半，从实验中得出pH=3为萃取剂p204的最佳pH。这时，萃取剂的萃取效果最好。由萃取率公式

53、可以得出，萃取达到最大值为51.26%。根据pH=1时，锌离子在水中的溶解度比在p204萃取剂中的溶解度大。故萃取剂很难萃取金属锌离子。而溶液酸性减弱导致锌离子在萃取剂中的溶解度增大。故在最佳pH时，萃取剂能够最大程度的萃取锌离子。因此可以得出在pH=3时萃取剂p204的萃取效果达到最大值51.26%的结论。在滴定过程中，往被滴定溶液中加入一滴二甲酚橙，被滴溶液的颜色由无色变为酒红色，随着EDTA的滴入，溶液颜色逐渐变浅。达到滴定终点时，被滴溶液颜色由酒红色变为亮黄色。在实验中加入缓冲溶液是为了控制滴定过程中溶液的酸性。使得在滴定过程中溶液的酸性不发生剧烈的变化。在滴定前不能滴加氨水，否则，溶液显碱性，到达滴定终点时，溶液的颜色不会发生变化。就得不到测定结果。因此，测定锌离子时，溶液应显酸性。滴定终点时，溶液颜色才能由酒红色变化为亮黄色。3.2.2在pH=3时不同条件萃取剂对锌离子的萃取效果根据第二章2.4的分析方法二，在最佳pH时，改变萃取剂的组成和相比，进行萃取实验得到不同条件，萃取剂对锌离子的萃取效果，如表3-4所示。表 34在最佳pH时，不同条件，萃取剂对锌离子的萃取效果条件滴定过程中滴定管的刻度（ml）萃取后消耗EDTA的量（ml）萃取前后滴定剂消耗量的差值（ml）萃取率(%)P204:煤油