溴酸钾滴定法测定冶炼工业废水中的砷

溴酸钾滴定法测定冶炼工业废水中的砷

摘要针对冶炼工业含废水砷含量高、共存离子复杂、测定方法繁琐的特点，提供了一种溴酸钾滴定法用于该类废水中砷含量的测定，研究了包括酸度、温度和共存离子对砷浓度测定的影响。对不同砷浓度的模拟水样和实际水样进行了加标试验，回收率在93%～108%，相对偏差小于2%，具有较好的稳定性，是检测冶炼工业废水中砷的一种有效方法。

关键词工业废水；滴定法；溴酸钾；砷

由于生产原料和工艺的限制，国内金属冶炼工业生产过程中，常产生酸度高、重金属种类复杂、含量高的酸性含砷废水。由于该类废水进水量大、砷含量高、浓度波动大，在工业上及时准确地测定水中的砷含量，将直接影响后续废水处理过程中的药剂投加量、废水处理质量以及处理成本。

目前水中砷的测定方法有银盐法、砷斑法、原子荧光法等，银盐法操作繁琐，检出范围较低，测定时需要对水样进行多次稀释，影响测定结果；砷斑法的测试周期长，精度不高；原子荧光法多用于痕量监测，无法满足工业现场测定的要求。

针对上述方法存在的弊端，本文建立了溴酸钾滴定法对水中高浓度砷进行测定的方法，之前溴酸钾滴定法多用于矿石中砷的测定[4]，用于废水中砷的测定的研究甚少。文中重点考察了不同操作条件对水中砷浓度测定的影响，并通过加标回收实验，验证了此种方法的准确度。

1 实验材料

1.1 含砷水样

1）模拟水样

准确秤取1.7343g分析纯亚砷酸钠，加水溶解后移入1000mL容量瓶中，使用浓硫酸调节水样酸度至50g·L-1，定容，此时配制的模拟水样砷浓度为1g·L-1。

2）实际水样

实际水样取自于江西某冶炼厂，废水水质见表1。

1.2主要仪器与试剂

1）Sartorius pH计、精密电子天平、85-2型恒温磁力加热搅拌器、变阻电炉；

2）亚砷酸钠、铜粉、镉粒、铅粒（以上为优级纯），硝酸、硫酸联氨、溴化钾、溴酸钾、甲基橙、硫酸（以上为分析纯）。

1.3 实验装置

实验中采用的实验装置如图1所示。

2 实验方法

2.1 实验原理

酸性溶液中，用硫酸联氨将砷（Ⅴ）还原为砷（Ⅲ），再在1：1的盐酸溶液中蒸馏分离，然后在盐酸介质中，以甲基橙为指示剂，然后用溴酸钾标准溶液滴定砷（Ⅲ），滴定至红色消失为终点，其主要化学反应方程式如下：

2.2实验步骤

取定量水样于250ml锥形瓶中，用定量浓度的盐酸分数次洗涤烧杯，然后向瓶中加入0.3g溴化钾和0.3g硫酸联胺，将蒸馏瓶安装上连通管，冷凝管，将接头部分塞紧，于108℃蒸馏，馏出物用预先盛有50mL水的250mL锥形瓶接收，当蒸馏瓶中体积为25-30mL左右停止加热；将蒸馏液加热至一定温度时加入3滴甲基橙指示剂，以溴酸钾标准溶液滴至红色消失为终点。

3 结果与讨论

3.1盐酸用量对砷含量测定的影响

取5mL砷标准模拟水样，置于250mL锥形瓶中，控制盐酸：水分别为2：1、1.5：1、1：1、1：2、1：3、1：4、1：5加入定量盐酸，稀释至100ml，加热至50℃，滴加两滴甲基橙，用溴酸钾滴定至无色。实验结果表明，随着酸度的减小，测定的相对偏差逐渐变小，而当酸度到达一定得值时，酸度的继续减小则会造成测定的相对偏差变大，在盐酸：水=1：1时相对偏差最小，因此确定操作酸度为盐酸：水=1：1。

3.2滴定温度对砷含量测定的影响

取5mL砷标准模拟水样，置于250mL锥形瓶中，加入盐酸（1：1）15mL，稀释至100mL，分别加热至20、30、40、50、60、70、80℃，滴加两滴甲基橙，用溴酸钾滴定至无色。实验结果表明，随着温度的增高，测定的相对偏差变小，而当温度到达一定得值时，温度的继续增高会造成相对偏差增大；原因是在温度较低时，甲基橙与溴素反应缓慢，从而使结果偏高，而当温度太高时，反应速率加快，计量点不明确，使结果偏低。在60℃时，测定相对偏差接近于0，准确度较高，故把滴定温度维持在60℃左右最为合适。

3.3共存离子对砷含量测定的影响

取100mL砷标准模拟水样，分别加入不同量一定浓度的铜、铅、镉标准溶液。分别控制砷铜比、砷铅比和砷镉比为40：1、50：1、60：1、80：1、100：1、200：1，取5mL混合溶液置于250mL锥形瓶中，加入盐酸（1：1）15mL，稀释至100mL，分别加热至60℃，滴加两滴甲基橙，用溴酸钾滴定至无色。实验结果表明，铜、镉离子的共存会对砷浓度的测定造成一定的影响，且规律相似，共存离子越多，测定的砷浓度越低，误差越大，分析原因是Cu2+、Cd2+与AsO2-发生了如下反应，造成了测定结果偏低，而铅离子的共存对砷浓度的测定影响有限，测定的误差在2%以内。

由表2分析，溴酸钾滴定法测定水中砷含量时，对模拟废水和真实废水均有较好的回收率，说明此方法有较好的准确性。

4 结论

本法以硫酸联氨为还原剂，在酸性介质中用溴酸钾标准滴定溶液滴定砷，比其它测定方法易操作，对冶炼工业废水中的高浓度砷的测定有较好的准确性。

参考文献

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