废电路板中铜量的分析

刘忠梅 ,闫晓霖 ,魏群

摘要：电子垃圾大多来源于废旧电冰箱、空调、电视机等家电及手机、电脑等电子废旧产品。伴随着工业技术的发展，电子产品更新换代速度正在加快，电子垃圾也随之不断增加，目前，我国电子垃圾的制造量仅次于美国，居于世界第二【1】。据统计，1t电子板中含有约272kg塑料、130kg铜、0.45kg黄金、41kg铁、30kg铅、20kg锡、18kg镍和10kg锑【2】。对废电路板在回收再利用过程中，铜含量的检测，本试验采用硝酸-盐酸-溴分解样品，建立了碘量法测定废电路板中铜的方法。试验方法操作简单、流程短、干扰因素容易控制，准确度和精密度较好，可用于废电路板中铜的测定。

关键词：废电路板；铜量检测；碘量法

1引言

废电子垃圾物料经由皮带输送设备进入双轴撕碎机，将大尺寸废电路板加工成约20mm宽的条形块状物料，通过皮带输送机送到粗破设备进一步加工成10mm及以下的颗粒状物料，并经螺旋送料机均匀地将物料送到粉碎机进行粉碎加工，将颗粒状的废电路板物料进一步细化，达到金属与非金属剥离的目标，以满足后续分离分选工艺要求；利用有色金属物料和非金属物料比重的不同和气流旋转离心分离的原理，对不同大小和比重的颗粒物料进行初步分离分选，把比重轻的细非金属物料从中分选出来。本文采用碘量法测定分选出来的电子垃圾中有色金属铜含量，分析了测定过程中干扰因素的消除方法，方法重复性误差值小于

0.25%。

2实验部分

2.1主要试剂

序号	试剂名称	浓度
1	氨水	=0.9g/mL
2	碘化钾溶液	500g/L
3	硝酸溶液	1+2
4	冰乙酸	=1.05g/mL
5	氢氟酸	=1.13g/mL
6	氟化氢铵溶液	饱和溶液
7	溴水溶液	饱和溶液
8	硫氰酸钾溶液	200g/L
9	淀粉溶液	5g/L
10	硫代硫酸钠母液	约0.25g/mL
11	硫代硫酸钠标准滴定溶液	以标定的实际浓度为准
12	纯铜片	≥99.95%
13	盐酸	=1.19g/mL
14	酒石酸溶液	200g/L

2.2标准滴定溶液的配制

称取250g硫代硫酸钠（Na2S2O3·5H2O），置于1000mL烧杯中，加入新沸并冷的去离子水溶解，加入2g无水碳酸钠，移入10L棕色试剂瓶中，用新沸并冷的去离子水稀释至约10L，充分摇匀，于暗处放置10d后备用。

标定：称取3.000g（精确至0.0001g）处理过的纯铜片三份，按试样的分析步骤进行。（测定误差不大于0.1%时，取其平均值，否则重新标定。）

纯铜片的处理：将纯铜片放入微沸的冰乙酸（1+4）中微沸1min，取出后用水和无水乙醇分别冲洗两次，在100℃烘箱中烘4min，冷却，置于磨口瓶中备用。

按式（1）计算硫代硫酸钠标准滴定溶液的实际浓度：

式中：

——硫代硫酸钠标准滴定溶液的实际浓度，mol/L；

——纯铜片中铜的质量分数，%；

——纯铜片的质量，g；

——含铜试液分取体积比；

V1——标定时滴定铜溶液消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，mL；

V0——标定时滴定铜空白溶液消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，mL；

63.546——铜的摩尔质量，g/mol。

2.3分析步骤

按筛分后的质量比合称3.000g（精确至0.0001g）试样于500mL三角烧杯中，缓慢加入50mL硝酸（1+2），盖上表面皿，待剧烈反应停止后,置于电热板上低温加热使其溶解完全，加10mL盐酸，2mL溴饱和溶液，低温溶解并驱尽氮氧化物，取下冷却至室温。将溶液移入500mL容量瓶中，用水洗涤表面皿及杯壁，定容于容量瓶中。分取50.00mL试液于500mL三角烧杯中，加入2mL溴饱和溶液，置于电热板上低温蒸至溶液体积约为2mL。取下，稍冷，用水吹洗杯壁至溶液体积40mL，加1mL~2mL酒石酸溶液掩蔽锡的干扰，混匀。冷至室温。用氨水中和氢氧化铜蓝色沉淀生成，加入3mL冰乙酸，2mL氟化氢铵饱和溶液，用水吹洗杯壁，混匀。加入5mL碘化钾溶液，立即用硫代硫酸钠标准滴定溶液滴至溶液显淡黄色，加入5mL淀粉溶液，继续滴定至溶液呈淡蓝色，加入5mL硫氰酸钾溶液，激烈振摇至蓝色加深，待吸附的碘释出后，继续滴定至淡蓝色恰好消失即为终点。

2.4分析结果的计算

铜量以铜的质量分数计，以%表示，按式（2）计算：

式中：

——铜的质量分数，%；

——硫代硫酸钠标准滴定溶液的实际浓度，mol/L；

——称样量，g；

——含铜试液分取体积比；

V1——滴定样品时，消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，mL；

V2——滴定样品空白时，消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，mL；

63.546——铜的摩尔质量，g/mol。

3结果与讨论

3.1方法比对实验

通过直接称0.3000g样品，缓慢加入50mL硝酸（1+2），盖上表面皿，待剧烈反应停止后低温加热使其完全溶解，加10mL盐酸，2mL溴饱和溶液，低温溶解并驱尽氮氧化物，至溶液体积约为2mL，取下冷却至室温。用氨水中和氢氧化铜蓝色沉淀生成，加入3mL冰乙酸，2mL氟化氢铵饱和溶液，用水吹洗杯壁至体积约100mL，混匀。加入5mL碘化钾溶液，立即用硫代硫酸钠标准滴定溶液滴至溶液显淡黄色，加入5mL淀粉溶液，继续滴定至溶液呈淡蓝色，加入5mL硫氰酸钾溶液，激烈振摇至蓝色加深，待吸附的碘释出后，继续滴定至淡蓝色恰好消失即为终点。此方法二与方法一测定结果比较见表1。由表1数据可以看出，方法一较方法二极差偏大0.21

~0.38%，可见此试验方法检测结果离散程度较小。

表1 方法比对试验数据统计表

样品编号	方法一Cu（%）	RSD（%）	极差（%）	方法二Cu（%）	RSD（%）	极差（%）
DB0511	95.26	0.22	0.39	94.93	0.099	0.18
DB0511	95.08			95.32
DB0511	95.12			95.01
DB0512	94.85	0.34	0.59	94.65	0.12	0.21
DB0512	94.26			94.83
DB0512	94.79			94.86

3.2精密度实验

为了进一步验证方法是否准确可靠，由同一人员对同一样品在相同的条件下平行测定7次，结果满意。分析结果见表2。由表2数据可以看到，相对标准偏差小于5%，由此进一步说明该实验方法稳定可靠，分析结果稳定。

表2 精密度实验数据统计表

样品编号	分析结果（%）							平均值（%）	RSD（%）
DB0611	95.12	95.26	95.08	95.13	95.18	95.06	95.25	95.15	0.083
DB0612	94.86	94.71	94.80	94.56	94.75	94.84	94.71	94.75	0.11
DB0621	94.53	94.39	94.45	94.27	94.41	94.52	94.48	94.44	0.095
DB0622	95.26	95.13	95.25	95.01	95.20	95.16	95.24	95.18	0.093
DB0631	91.96	92.02	91.88	92.02	91.93	92.01	91.89	91.96	0.066
DB0632	90.29	90.50	90.38	90.46	90.33	90.44	90.31	90.39	0.090

3.3加标回收实验

为进一步验证该方法的准确度，利用纯铜加基体进行回收实验【3】，结果见表3。

表3 加标数据统计表

样品编号	理论含量（%）	纯铜加入量（g）	测定值（%）
DB0711	91.00	2.36	90.86
DB0712	92.00	2.51	91.87
DB0721	94.00	2.73	94.05
DB0722	96.00	2.48	95.83

表4 外部比对结果

样品编号	铜结果1（%）	铜结果2（%）	差值（%）
DB0511	95.15	95.02	0.13
DB0512	94.78	94.61	0.17
DB0611	91.87	91.64	0.23
DB0612	90.59	90.67	0.08

铜结果1：本实验室的检测结果；铜结果2：外检采用本方法检测的结果。从表4可以看出，采用本试验检测与外检比对结果基本一致，差值小于0.30%，结果满意，由此可以说明本实验方法是准确可靠的，可用于日常检测中。

4结语

本文用硝酸-盐酸-溴分解样品，用饱和溴水氧化砷和锑，用氟化氢铵饱和液掩蔽铁，用酒石酸消除锡的干扰，采用碘量法测定废电路板中铜含量。该方法操作简单，精密度好，准确度高。

参考文献：

【1】李晓旭，张志佳，刘展宁，等.废旧电子产品回收现状分析及对策【J】.中国市场.2016（1）.97-100.

【2】王卓雅，温雪峰，赵跃民.电子废弃物资源化现状及处理技术【J】.能源环境保护.2004，18（5）.19-21

【3】郭国平.碘量法测定铜合金中铜的含量【J】.新疆有色金属.2014