＊王雪 易雕 朱平,2 李家华 杨鸿波

（1.贵州省分析测试研究院 贵州 550002 2.贵州省检测技术研究应用中心 贵州 550002）

铋（Bi）是一种性脆而硬、有桃红色闪光的银白色金属，比重大（9.8g/cm3），熔点低（271℃），凝固时体积膨胀，铋还是易熔合金的主要成分之一，是铝合金等有色合金的重要合金元素[1]。铋和其它一些有害杂质元素很容易在晶界上偏聚，使材料的持久强度及塑性降低，铋有最高的内表面活性，晶界偏聚度最大，因而铋对材料的机械性能危害最大。所以，铋含量的测定对于铝合金产品检测很有必要。

目前，铋的分析方法主要有分光光度法[2-6]、伏安法、共振光散射法等。本文在硫酸介质中Bi（Ⅲ）与碘化钾形成黄色可溶性络合物，采用分光光度法对铝合金中铋进行分析，该方法具有操作简便、快速、灵敏度高等优点。

1.试验部分

(1)仪器与试剂

S22PC分光光度计；AL204型电子分析天平。

过氧化氢（ρ=1.10g/mL）；硫酸（1+1）；硝酸（1+1）；氢氧化钠溶液（400g/L）；尿素溶液（5g/L）；硫脲溶液（100g/L）。

碘化钾溶液（200g/L）：称取2g抗坏血酸和20g碘化钾，溶于100mL水中，用时配制。

铋标准贮存溶液（1mg/mL）：称取1.00g金属铋（wBi≥99.99%）于300mL烧杯中，加入50mL（1+1）硝酸，盖上表面皿，用加热板缓慢加热至金属铋溶解完全，取下并冷却至室温，转移至1000mL预先加入50mL（1+1）硝酸的容量瓶中，用蒸馏水稀释至容量瓶刻度，混匀，备用。此溶液1mL含1mg铋。

铋标准溶液（0.1mg/mL）：移取50.00mL铋标准贮存溶液至500mL容量瓶中[预先加入50mL（1+1）硝酸]，用蒸馏水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含0.1mg铋。

(2)试验方法

将试样置于300mL聚四氟乙烯烧杯中，加入10mL 400g/L氢氧化钠溶液，待剧烈反应停止后，缓慢加入1mL过氧化氢（ρ=1.10g/mL）以分解试样中硅化物，低温加热至溶解完全，冷却至室温，加入50mL（1+1）硝酸，加热至盐类完全溶解，溶液澄清，取下，滴加少许尿素溶液（5g/L），冷却，根据试料中铋的质量分数，按表1移入预先加入硝酸（1+1）的容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

根据试料中铋的含量，按表1移取铋标准溶液至100mL容量瓶中，加入15mL（1+1）硫酸，加体积约50mL的水，加入10mL硫脲溶液及10mL碘化钾溶液，摇匀，用蒸馏水稀释至刻度，再充分混匀。

表1 标液移取

将上述溶液静置20min，并将部分试液移入1cm吸收池中，于波长465nm处，以水为参比，测量其吸光值。从工作曲线上查出相应的铋量（mL）。

(3)标准曲线的绘制

于一组100mL容量瓶中，分别加入0mL，1.00mL，2.00mL，3.00mL，4.00mL，5.00mL，6.00mL，8.00mL，10.00mL铋标准溶液，分别加入15mL硫酸，加约50mL水，摇匀，加入10mL碘化钾溶液及10mL硫脲溶液，摇匀，用水稀释至刻度，混匀。

以铋含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

(4)试验数据处理

wBi按公式（1）计算：

式中：m1—工作曲线上查得的铋的量，毫克（mg）；V1—试液总体积，毫升（mL）；V2—分取试液体积，毫升（mL）；m0—试料的质量，克（g）。

2.试验结果与讨论

(1)络合物吸收光谱

络合物吸收光谱试验结果如表2所示。吸收曲线如图1所示。

表2 络合物在不同波长下的吸光值

图1 络合物吸收曲线(Bi-硫脲-KI络合物对水)

由图1可知，Bi（Ⅲ）与碘化钾形成的络合物在465nm处吸收值最大，所以，本方法选取测量波长为465nm。

(2)硫酸用量度对络合物吸光度的影响

按照试验方法通过加入不同用量硫酸，考察硫酸用量对络合物吸光度的影响，结果如表3所示。

表3 显色酸度对吸光值的影响

硫酸加入量为10mL～20mL，即硫酸酸度在1mol/L～2mol/L之间，吸光值基本不变且保持一致，所以，选择加入15mL的硫酸。

(3)硫脲用量对吸光值的影响

按照试验方法通过加入不同用量硫脲，考察硫脲用量对络合物吸光度的影响，结果如表4所示。

表4 硫脲用量对吸光值的影响

试验结果表明：硫脲溶液用量在7mL～15mL吸光值基本保持一致，所以硫脲加入量选择10mL。

(4)碘化钾用量对吸光度的影响

按照试验方法通过加入不同用量碘化钾，考察碘化钾用量对吸光度的影响，结果如表5所示。

表5 碘化钾用量对吸光值的影响

试验结果表明：碘化钾-抗坏血酸溶液体积为为7mL～15mL吸光值基本保持一致，所以选择加入10mL碘化钾-抗坏血酸溶液。

(5)硝酸对显色反应的影响

按照试验方法通过加入不同用量硝酸，考察硝酸用量对吸光度的影响，结果如表6所示。

表6 硝酸用量对吸光值影响

试验结果表明：显色体系中含有不超过5mL的硝酸量，均不影响显色反应。

(6)有色络合物形成和的稳定时间

按照试验方法考察不同反应时间下的吸光值，结果如表7所示。

表7 有色络合物的稳定性

试验结果表明：碘化钾与铋快速反应，于10min后吸光值基本保持不变，表示显色完全。显色完全后吸光度很稳定，在2h内吸光值保持不变，所以，选择放置20min再测定其吸光值。

(7)共存元素的干扰试验

在不考虑高含量Si对铋元素的干扰时，方法需要考虑Cu、Zn、Mg、Mn、Pb、Sn、Cr对Bi的影响，共存元素加入量参照相关铝及铝合金产品标准中各元素含量。按照表8溶液体积计算共存元素最大加入量，最大加入量如表9所示。共存元素干扰试验结果如表10所示。

表8 溶液体积

表9 共存元素最大加入量

表10 共存元素干扰试验（1000μg铋）

由表10可以看出：试液中10mg硅，60mg铜，12mg锰，25mg镁，65mg锌，20mg铅，19mg锡，2.5mg铬，对1000μg铋的测定无干扰。铝合金中共存的其他元素含量很低，不干扰测定。

(8)工作曲线

①有铝基体的工作曲线

移取10.00mL铝基体溶液于一组100mL容量瓶中，分别加入0mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL、6.00mL、8.00mL、10.00mL铋标准溶液（100ug/mL），按照试验方法测量其吸光值。以铋量为横坐标，以吸光度（减去空白值后）为纵坐标，绘制工作曲线。结果如图2所示。

②无铝基体的工作曲线

于一组100mL容量瓶中，分别加入0mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL、10.00mL铋标准溶液，测量其吸光值。以铋量为横坐标，以减去空白值后的吸光度为纵坐标，绘制工作曲线。结果如图2所示。

图2 工作曲线图

表11 标准溶液工作曲线吸光值

试验结果表明：无论是否有铝基体存在，工作曲线均是重合的。因此，本方法工作曲线采用无铝基体。

3.样品分析

（1）试样分解。称取1.00g试样于300mL聚四氟乙烯烧杯中，加入10mL氢氧化钠溶液，待剧烈反应后，加入1mL过氧化氢分解其中的硅化物，加热使样品完全溶解，取下冷却，加入50mL硝酸，加热使盐类溶解至溶液澄清，加少许尿素，冷却。转移至容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。分取部分试液按实验方法进行。

（2）精密度试验。对不同铋含量的铝合金进行了11次测定，结果如表12所示。由表12看出，样品测定结果的标准方差在0.0002-0.026范围内，相对标准方差小于1.08，说明该方法分析结果准确，操作简单。

表12 精密度试验结果（n=11）

4.结论

本法使用分光光度法测定铝合金中铋含量，操作简单、快速、准确，测量线性范围宽，检测下限低，回收率高。适用于铝合金中铋元素的含量在0.01%～2.5%范围内的测定。