铜、锌、钴、镍、铬、锰的分析方法概述

【摘 要】铜、锌、钴、镍、铬、锰这六种元素可用经典的分析方法和先进的大型仪器进行分析测定，每种方法都有其特定的分析条件和范围。

【关键词】铜；锌；钴；镍；铬；锰；分析方法

中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009―914X（2013）35―624―01

铜、锌、钴、镍、铬、锰的地壳丰度为0.01%、0.02%、0.0023%、0.018%、0.010%～0.011%、0.1%，它们在自然界中分布很广。铜矿物的种类很多，已经发现的含铜矿物就有280多种，按化学成分可分为：自然铜、氧化物、卤化物、硫化物及其类似的化合物、硅酸盐、硫酸盐、碳酸盐、和磷酸盐。铜是人体所必须的微量元素，它广泛分布于土壤、水及食物中，铜缺乏或过多都会造成人体的某些功能发生障碍。在地壳中大部分锌形成锌矿物，小部分的锌广泛分布于自然界中，锌是人体25种必需元素之一，是体内的一种微量元素，但不能在体内合成，只能依靠外来食物提供，是人体许多重要酶的组成成分，也是合成胰岛素所必需的元素。钴、镍、铬、锰在地壳中多以化合物形式存在，能够单独形成矿体，同时也是很多贵金属的伴生元素。

1 铜的分析

测量Cu的主要方法有极谱法、容量法、光度法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子发射光谱法（ICP-AES）、电感耦合等离子质谱（ICP-MS）。极谱法最早应用于20世纪50年代，用于0.02%～10%Cu含量的分析，乙二胺-亚硫酸酸钠-明胶底液极谱法是较为常用的分析铜的极谱分析方法。容量法包括碘量法EDTA容量法两种，由于EDTA容量法在测定铜时的干扰多，现在已很少应用，碘量法应用于含量大于0.5%铜含量的测定。比色分析法适用于中低含量铜的测定，如铜试剂比色法和双环己酮草酞二踪比色法等 [1]。20世纪60年代，火焰原子吸收光谱法的建立与普及，在一定程度上取代了极谱法、容量法、光度法，它的测量范围是0.001%～5%，它的优势是测量速度快，干扰少，溶解方法简单，检出限低等，现已被列为国家标准方法（GB/T1453. 1-93）[2]，80年代出现的电感耦合等离子发射光谱法（ICP-AES），以及后来出现的电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）的优势很明显，可以多种元素同时快速测定。目前分析铜的方法还有很多，如EDXTF法、赖氨酸鳌合铜测定法、反相离子对高效液相色谱法，电位溶出法等[3-6]，以及试纸法[7]、双波长双指示剂催化动力学光度法[8]等。

2 锌的分析

Zn的测定方法有很多，根据其含量的不同，测定Zn的方法也不同，试样含量较高时采用容量分析法，中低含量时用火焰原子吸收光谱法（AAS）、电感耦合等离子发射光谱法（ICP-AES）、极谱法等。电感耦合等离子质谱（ICP-MS）法适用于微痕量Zn的测定[9]，容量法测定Zn分为EDTA容量法和碘量法两种，EDTA容量法的特点是干扰元素不经过分离，就可以直接测定，但当干扰元素含量较高时，滴定终点不明显，结果稳定性差；而碘量法恰好克服了这个缺点，它适用范围广、简单快速、易掌握，碘量法已被列为测定Zn的国家标准方法（GB/T1453. 3-93），阴离子交换分离-氨性底液极谱法也列入了该标准方法，但是由于极谱法需要用汞作为滴汞电极，汞有剧毒，对人体和环境都有很大的危害，现在已经很少应用。

3 钴镍的分析

根据钴镍元素的含量及伴生元素情况及误差要求等因素，目前仍在应用的测定方法有容量法、重量法、光度法、极谱法、原子吸收光谱法和等离子体发射光谱法等[10]。每种方法都有其适用的范围和历史应用背景，如今，最为常用的方法是火焰原子吸收光谱法，因方法简便和适合测定微克级含量镍和钴，而常被用于矿石中低含量镍钴的测定。ICP-AES法因具有多元素同时分析的能力且检出限低、动态范围宽、准确度好、基体效应小，已在众多领域获得广泛的应用。此外王洪福等人以2，3，7-三羟基-9-水杨基荧光酮催化动力学光度法测定痕量Ni[11]，石晓丽 [12] 以ICP-AES法测定稀土磁性材料中微量铬、镍和钛，王学伟以ICP-OES法测定岩石矿物中镍和钴的方法[13]、崔东艳[14]对铁矿石中钴镍的研究，陈立华火焰原子吸收光谱法测定缅甸红土矿中的镍钴[15]，李博用溴-甲醇提取-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定红土镍矿还原产物中金属镍[16]、胡忠于浊点萃取-分光光度法测定粉煤灰中痕量Ni（Ⅱ）等[17]。

4 铬的分析

Cr的测定方法主要有原子吸收光谱法[18，19]分光光度法、极谱法、等离子体发射光谱法、X-射线荧光光谱法和仪器中子活化法等。等离子体发射光谱法、X-射线荧光光谱法和仪器中子活化法由于所需仪器昂贵，导致应用不是很广泛，极谱法中需用有毒的汞，目前也很少应用，近几年文献报道的方法还有二苯碳酰二肼分光光度法[20]、荧光分析法[21]。分光光度法是国内外的标准方法。二苯碳酰二肼分光光度法测定Cr，测定上限为1mg/L，最低检出浓度为0.004mg/L，但这种方法对pH 和温度十分敏感，且产生的干扰物质较多。荧光分析法是基于在硫酸介质中，Cr 可氧化吡咯红Y，使其分子结构遭到破坏，荧光消失这一理论而建立的。火焰原子吸收分光光度法最低检出浓度为0.1mg/kg，目前国标GB/T17137-1997 采用的即为火焰原子吸收光谱法[22]。

5 锰的分析

锰的测定方法主要有滴定法、容量法、光度法、极谱法、原子吸收光谱法、

等离子发质谱法等[23]，滴定法已经被列为国家标准方法（GB/T1506-2002）[24]，在锰的测定中应用广泛。铋酸钠容量法是基于氧化还原反应的容量法，该法中应用高锰酸钾作为氧化剂，把二价锰氧化，铋酸钠作为还原剂进行滴定，但因其成本过高，操作复杂，现在已经很少应用。硫酸亚铁铵容量法是用硝酸铵或高氯酸将二价锰氧化成三价，再用硫酸亚铁铵标准溶液滴定的容量法，至今仍在应用。光度法也是测锰的常用方法，它的原理是用不同的氧化剂将锰氧化为高锰酸盐，借此进行光度测量，此方法主要适用于中低含量锰的测定。电感耦合等离子质谱法[25]测锰的检出浓度低，检测范围宽，是一种很好的测锰的方法，但设备昂贵，不易推广。原子吸收光谱法过程简单，操作方便，用于含量小于5%含量锰的测定，可获得满意的结果。

结语

测定铜、锌、钴、镍、铬、锰的方法有很多，需要根据不同的矿种和元素的含量选择不同的分析方法。

参考文献：

[1] 翟庆洲，李景梅，李牧. 光度法测定铜的进展[J]. 长春理工大学学报，2008，31（3）：85-89

[2] 尹明. 李家熙. 岩石矿物分析（第四版）[M]. 北京地质出版社，2011：2

[3] 杨明太，陈锦华，齐红莲，高戈. EDXRF法测定人发中钙、铁、铜和锌的含量 [J]. 核电子学与探测技术，1994，14（6）：344-348

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[5] 吴宪龙，蔺岩，周迎春. 反相离子对高效液相色谱法测定铜和锌的方法研究[J]. 辽宁工学院学报，1998，18（03）：5-7