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鐵測定方法
日期：2025-02-10 19:48
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摘要：
溶 解 性 鐵
地殼中含鐵量（Fe）約為5.6%，分布很廣，但天然水體中含量并不高。
實際水樣中鐵的存在形式是多種多樣，可以在真溶液中以簡單的水合離子和復雜的無機、有機絡合物形式存在。也可以存在于膠體，懸浮物和顆粒物中，可能是二價，也可能是三價的。而且水樣暴露于空氣中，二價鐵易被迅速氧化為三價，樣品pH>3.5時，易導致高價鐵的水解沉淀。樣品在保存和運輸過程中，水中**的繁殖也會改變鐵的存在形態(tài)。樣品的不穩(wěn)定性和不均勻性對分析結(jié)果影響頗大，因此必須仔細進行樣品的預處理。
鐵及其化合物均為低毒性和微毒性，含鐵量高的水往往帶有黃色，有鐵腥味。如作為印染、紡織、造紙等工業(yè)用水時，則會在產(chǎn)品上形成黃斑，影響質(zhì)量，因此這些工業(yè)用水的鐵含量必須在0.1mg/L以下。水中鐵的污染來源主要是選礦、冶煉、煉鐵、機械加工、工業(yè)電鍍、酸洗廢水等。
1． 方法的選擇
原子吸收法操作簡單、快速、結(jié)果的精密度、準確度好，適用于環(huán)境水樣和廢水樣的分析；鄰菲啰啉光度法靈敏、可靠，適用于清潔環(huán)境水樣和輕度污染水的分析；污染嚴重，含鐵量高的廢水，可用EDTA絡合滴定法。避免高倍數(shù)稀釋操作引起的誤差。
2． 水樣的保存與處理
測總鐵，在采樣后立刻用鹽酸酸化至pH1保存；測過濾性鐵，應在采樣現(xiàn)場經(jīng)0.45μm的濾膜過濾，濾液用鹽酸酸化至pH1；測亞鐵的樣品，*好在現(xiàn)場顯色測定，或按方法（二）操作步驟處理。
（一） 火焰原子吸收分光光度法
GB11911--89
概 述
1． 方法原理
在空氣—乙炔火焰中，鐵的化合物易于原子化，可于波長248.3nm處測量鐵基態(tài)原子對鐵空心陰極燈特征輻射的吸收進行定量。
2． 干擾及消除
影響鐵原子吸收法準確度的主要干擾是化學干擾。當硅的濃度大于20 mg/L時，對鐵的測定產(chǎn)生負干擾；這些干擾的程度隨著硅濃度的增加而增加。如試樣中存在200 mg/L氯化鈣時，上述干擾可以消除。一般來說，鐵的火焰原子吸收法的基體干擾不太嚴重，由分子吸收或光散射造成的背景吸收也可忽略。但對于含鹽量高的工業(yè)廢水，則應注意基體干擾和背景校正。此外，鐵的光譜線較復雜，例如，在鐵線248.3 nm附近還有248.8 nm線；為克服光譜干擾，應選則*小的狹縫或光譜帶。
3． 方法的適用范圍
本法的鐵檢出濃度分別是0.03 mg/L，測定上限分別為5.0 mg/L。本法適用于地表水、地下水及化工、冶金、輕工、機械等工業(yè)廢水中鐵的測定。
儀 器
（1） 原子吸收分光光度計及穩(wěn)壓電源。
（2） 鐵空心陰極燈。
（3） 乙炔鋼瓶或乙炔發(fā)生器。
（4） 空氣壓縮機，應備有除水、除塵裝置。
（5） 儀器工作條件：不同型號儀器的*佳測試條件不同，可由各實驗室自己選擇，按下表參考
原子吸收測定鐵的條件
光 源 | Fe |
空心陰極燈 | |
燈電流（mA） | 12.5 |
測定波長（nm） | 248.3 |
光譜通帶（nm） | 0.2 |
觀測高度（mm） | 7.5 |
火焰種類 | 空氣—乙炔 氧化型 |
試 劑
（1） 鐵標準貯備液：準確稱取光譜純金屬鐵1.000g，溶入60ml 1+1的硝酸中，加少量硝酸氧化后，用去離子水準確稀釋至1000 ml，此溶液含鐵為1.00 mg/ ml。
（2） 錳標準貯備液：準確稱取1.000g光譜純金屬錳（稱量前用稀硫酸洗去表面氧化物，再用離子水洗去酸，烘干。在干燥器中冷卻后盡快稱取），溶解于10ml 1+1硝酸。當錳完全溶解后，用1%硝酸稀釋至1000 ml，此溶液每毫升含錳1.00 mg。
（3） 鐵錳混合標準使用液：分別準確移取鐵和錳貯備液50.00 ml和25.00ml，置1000ml容量瓶中，用1%鹽酸稀釋至標線，搖勻。此液每毫升含鐵50.0μg，錳25.0μg。
步 驟
1． 樣品預處理
對于沒有雜質(zhì)堵塞儀器進樣管的清澈水樣，可直接噴入進行測定。如果總量或含有機質(zhì)較高的水樣時，必須進行消解處理。處理時先將水樣搖勻，分別適量水樣置于燒杯中。每100 ml水樣加5 ml硝酸，置于電熱板上在近沸狀態(tài)下將樣品蒸干至近干。冷卻后，重復上述操作一次。以1+1鹽酸3 ml溶解殘渣，用1%鹽酸淋洗杯壁，用快速定量濾紙濾入50 ml容量瓶中，以1%鹽酸稀釋至標線。
每分析一批樣品，平行測定兩個空白樣。
2． 校準曲線繪制
分別取鐵錳混合標準液0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 ml于50 ml容量瓶中，用1%鹽酸稀釋至刻度，搖勻。用1%鹽酸調(diào)零點后，在選定的條件下測定其相應的吸光度，經(jīng)空白校正后繪制濃度—吸光度校準曲線。
3． 試樣的測定
在測定標準系列溶液的同時，測定試樣及空白樣的吸光度。由試樣吸光度減去空白樣吸光度，從校準曲線上求得試樣中鐵的含量。
計算
鐵（Fe，mg/L）=
式中，m—由校準曲線查得鐵量（μg）；
V—水樣體積（ml）。
精密度和準確度
用1%鹽酸配制含鐵2.00 mg/L的統(tǒng)一樣品，經(jīng)13個試驗室分析，得鐵室內(nèi)相對標準偏差為0.86%；室間相對標準偏差為2.64%；相對誤差為+0.18%；加標回收率為100.4±2.1%。
國內(nèi)12個省13個市得實驗室對本地區(qū)42種不同類型的實際水樣進行6次平行測定和加標回收率實驗，獲得的精密度和準確度均良好。以下表列出了部分結(jié)果。
部分水樣鐵的分析結(jié)果（mg/L）
實驗室號 | 樣品名稱 | 6次測定均值 | 相對標準偏差（%） | 加標回收率（%） |
1 | 銅廠廢水 | 1.35 | 3.0 | 102.0 |
2 | 機械廠廢水 | 8.46 | 0.2 | 100.4 |
4 | 鋼鐵廠廢水 | 3.88 | 1.08 | 99.3 |
5 | 化工廠廢水 | 1.49 | 1.2 | 101.1 |
10 | 自來水 | 0.153 | 2.6 | 98.6 |
11 | 地下水 | 0.50 | 0.0 | 100.0 |
12 | 湖水 | 0.312 | 1.5 | 99.2 |
注意事項
（1） 各種型號的儀器，測定條件不盡相同，因此，應根據(jù)儀器使用說明書選擇合適條件。
（2） 當樣品的無機鹽含量高時，采用氘燈、塞曼效應扣除背景，無此條件時，也可采用鄰近吸收線法扣除背景吸收。在測定濃度允許條件下，也可采用稀釋方法以減少背景吸收。
（3） 硫酸濃度較高時易產(chǎn)生分子吸收，以采用鹽酸或硝酸介質(zhì)為好。
（二） 鄰菲啰啉分光光度法
概 述
1． 方法原理
亞鐵在pH3~9之間的溶液種與鄰菲啰啉生成穩(wěn)定的橙紅色絡合物（C12H8N2）3Fe3﹣。
此絡合物在避光時可穩(wěn)定半年。測量波長為510nm，其摩爾吸光系數(shù)為1.1′104。若用還原劑（如鹽酸羥胺）將高鐵離子還原，則本法可測高鐵離子及總鐵含量。
2． 干擾及消除
強氧化劑、氰化物、亞硝酸鹽、焦磷酸鹽、偏聚磷酸鹽及某些重金屬離子會干擾測定。經(jīng)過加酸煮沸可將氰化物及亞硝酸鹽除去，并使焦磷酸、偏聚磷酸鹽轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽以減輕干擾。加入鹽酸羥胺則可消除強氧化劑的影響。
鄰菲啰啉能與某些金屬離子形成有絡合物而干擾測定。但在乙酸—乙酸胺的緩沖溶液中，不大于鐵濃度10倍的銅、鋅、鈷、鉻及小于2 mg/L的鎳，不干擾測定，當濃度再高時，加入過量顯色劑予以消除。汞、鎘、銀等與鄰菲啰啉形成沉淀，若濃度低時，可加過量的鄰菲啰啉來消除；濃度高時，可將沉淀過濾除去。水樣有底色，可用不加鄰菲啰啉的試液作參比，對水樣的底色進行校正。
3． 方法適用范圍
此法適用于一般環(huán)境水和廢水中的鐵的監(jiān)測，*低檢出濃度為0.03 mg/L，測定上限為5.00 mg/L。對鐵離子大于5.00 mg/L的水樣，可適當稀釋后再按本方法進行測定。
儀 器
分光光度計，10mm比色皿。
試 劑
（1） 鐵標準貯備液：準確稱取0.7020g硫酸亞鐵銨，溶于1+1硫酸50ml中，轉(zhuǎn)移至1000 ml容量瓶中，加水至標線，搖勻。此溶液每毫升含鐵100μg。
（2） 鐵標準使用液：準確移取標準貯備液25.00 ml置100 ml容量瓶中，加水至標線，搖勻。此溶液每毫升含鐵25.0μg。
（3） 1+3鹽酸
（4） 10%（m,/V）鹽酸羥胺溶液。
（5） 緩沖溶液：40g乙酸銨加50 ml冰乙酸用水稀釋至100 ml。
（6） 0.5%（m/V）鄰菲啰啉溶液，加數(shù)滴鹽酸幫助溶解。
步 驟
1． 校準曲線繪制
依次移取鐵標準使用液0、2.00、4.00、6.00、8.00、10.0 ml置150 ml錐形瓶中，加入蒸餾水至50.0 ml，再加入1+3鹽酸1 ml，10%（m/V）鹽酸羥胺1 ml，玻璃珠1~2粒。然后，加熱煮沸至溶液剩15 ml左右，冷卻至溫室，定量轉(zhuǎn)移至50 ml具塞刻度管中。加一小片剛果紅試紙，滴加飽和乙酸鈉溶液至剛剛變紅，加入5 ml緩沖溶液、0.5%（m/V）鄰菲啰啉溶液2 ml，加水至標線，搖勻。顯色15分鐘后，用10 mm比色皿，以水為參比，在510nm 處測量吸光度，由經(jīng)過空白校正的吸光度對鐵的微克數(shù)作圖。
2． 總鐵的測定
采樣后立即將樣品用鹽酸酸化至pH為1，分析時取50.0 ml混勻水樣置150 ml錐形瓶中，加1+3鹽酸1 ml，鹽酸羥胺溶液1 ml，加熱煮沸至體積減少到15 ml左右，以保證全部鐵的溶解和還原。若仍有沉淀應過濾除去。以下按繪制校準曲線同樣操作，測量吸光度并做空白校正。
3． 亞鐵的測定
采樣時將2 ml鹽酸放在一個100 ml具塞的水樣瓶內(nèi)，直接將水樣注滿樣品瓶，塞好塞以防氧化，一直保存到進行顯色和測量（*好現(xiàn)場測定或現(xiàn)場顯色）。分析時只取適量水樣，直接加入緩沖溶液于鄰菲啰啉溶液，顯色5~10分鐘，在510nm處以水為參比測量吸光度，并作空白校正。
4． 可過濾鐵的測定
在采樣現(xiàn)場，用0.45μm濾膜過濾水樣，并立即用鹽酸酸化過濾水至pH1，準確吸取樣品50 ml置150 ml錐形瓶中，以下操作步驟與1相同。
計算
鐵（Fe，mg/L）= 
式中，m—由校準曲線查得鐵量（μg）；
V—水樣體積（ml）。
精密度和準確度
一個實驗室測定鐵離子的濃度為0.5、2.5、4.5 mg/L的水樣，相對標準偏差分別為1.1%、0.44%、0.33%。
對于0.5、2.5 mg/L濃度的鐵溶液按1：1的比例加標進行回收試驗，得回收率分別為102.6%和97.4%。
注意事項
（1） 各批試劑的鐵含量如不相同，每新配一次試液，都需要重新繪制校準曲線。
（2） 含CN﹣或S2﹣離子的水樣酸化時，必須小心進行，因為會產(chǎn)生有毒氣體。
（3） 若水樣含鐵量較高，可適當稀釋；濃度低時可換用30mm或50mm的比色皿。
(三) EDTA滴定法
概 述
1． 方法原理
水樣經(jīng)酸分解，使其中鐵全部溶解，并將亞鐵氧化成高鐵，用氨水調(diào)節(jié)至pH2左右，用磺基水楊酸作指示劑，用EDTA絡合滴定法測定樣品中的鐵含量。
2． 干擾及消除
在測定條件下，銅、鋁離子含量較高（大于5.0mg）時，產(chǎn)生正干擾。其它多數(shù)離子對本方法沒有影響。
3． 方法適用范圍
本方法適用于煉鐵、礦山、電鍍、酸洗等廢水中鐵的測定。測定鐵的適宜含量為5~20 mg。
儀 器
25ml或50ml酸式滴定管。
試 劑
（1） 硝酸。
（2） 硫酸。
（3） 鹽酸。
（4） 1+1氨水。
（5） 精密pH試紙。
（6） 5%（m/V）磺基水楊酸溶液。
（7） 30%（m/V）六次甲基四胺溶液。
（8） 鐵標準溶液：稱取4.822g硫酸高鐵胺﹝FeNH4（SO4）2·12H2O﹞溶于水中，加1.0ml硫酸，移入1000ml容量瓶中，加水至標線，混勻。此溶液的濃度為0.010mol/L。
（9） 0.01mol/L EDTA標準滴定溶液：稱取3.723g二水乙二胺四乙酸二鈉鹽溶于水中，稀釋至1000ml，貯于聚乙烯瓶中，按下標定。
標定：吸取20.00ml鐵標準溶液置錐形瓶中，加水至100ml，用精密pH試紙指示，滴加1+1氨水調(diào)至pH2左右，在電熱板上加熱試液至60℃左右，加5%(m/V)磺基水楊酸溶液2ml，用EDTA標準滴定溶液滴定至深紫紅色變淺，放慢滴定速度，至紫紅色消失而呈淡黃色為終點，記下消耗EDTA標準滴定溶液的毫升數(shù)(V0)，計算EDTA標準滴定溶液的準確濃度。
c=0.010mol/L×
步 驟
1． 水樣預處理
（1） 如水樣清澈，且不含有機物或絡合劑，則可取適量水樣（含鐵量約為5~20mg）于錐形瓶中，加水至約100ml，加硝酸5ml，加熱煮沸至剩余溶液約為70ml，使亞鐵離子全部氧化為Fe3+。冷卻加水至100ml。
（2） 如水樣渾濁或有沉淀，或含有機物，則分取適量混勻水樣置錐形瓶中，加硫酸3ml，硝酸5ml，徐徐加熱消解至冒三氧化硫白煙。式樣應呈透明狀，否則再加適量硝酸繼續(xù)加熱消解得透明溶液為止。冷卻，加水至100ml。
2． 調(diào)節(jié)pH值
往上述處理過的水樣中滴加1+1氨水，調(diào)節(jié)至pH2左右（用精密pH試紙檢驗）。
3． 滴定
將調(diào)節(jié)好pH的試液，加熱至60℃，加5%(m/V)磺基水楊酸溶液2ml，搖勻。用EDTA標準滴定溶液滴定至深紫紅色變淺，放慢滴定速度，至紫紅色消失而呈淡黃色為終點，記下消耗EDTA標準滴定溶液的毫升數(shù)（V1）。
計 算
鐵（Fe，mg/L）=
式中，V1——滴定所消耗EDTA標準滴定溶液體積（ml）；
V2——水樣體積（ml）；
c——EDTA標準滴定溶液的摩爾濃度（mol/L）；
55.847——（Fe）的摩爾質(zhì)量（g/mol）。
精密度和準確度
11個實驗室分析測定含5~20mg鐵的標準樣品，相對標準偏差不超過1.2%；相對誤差不超過0.4%。單個實驗室測定實際廢水樣的精密度和回收率，見下表。
測定實際廢水樣的精密度和準確度
實驗室編號 | 廢水名稱 | 六次重復測定結(jié)果（mg/L） | 相對標準偏差（%） | 加標回收率（%） |
1 | 煉鐵廢水 | 11.2 | 7.4 | 97.3 |
2 | 鋼廠排水 | 153.6 | 0.25 | 101.0 |
3 | 化工廠排水 | 9.4 | 1.1 | 96.5 |
4 | 電鍍車間 | 997.4 | 0.21 | 99.7 |
5 | 鐵礦廢水 | 7268.2 | 0.2 | 100.6 |
6 | 冷軋鋼廢水 | 594.3 | 0.1 | 101.2 |
7 | 機械廠電鍍合金廢水 | 376.1 | 0.3 | 97.6 |
注意事項
（1） 含懸浮顆粒物或有機物多的樣品，應適當增加酸量進行消解。消解過程中要防止暴沸和蒸干，否則會使結(jié)果偏低。
（2） 水樣中若含銅、鎳干擾離子，應在預處理溶液中，滴加1+1氨水至剛產(chǎn)生渾濁。再滴加1+1鹽酸至溶液澄清。加2g氯化銨，滴加30%（m/V）六次甲基四胺溶液至出現(xiàn)渾濁，再過量8ml。在水浴上加熱至80℃并保持15分鐘，使Fe（OH）3沉淀絮凝，放冷，用中速濾紙過濾。
用1+1鹽酸10ml將濾紙上沉淀溶解返回燒杯中，用熱水洗濾紙，洗液并入燒杯中，必要時再用少量1+1鹽酸洗滌濾紙以使鐵完全溶解。
冷卻后溶液定容至200ml，分取適量，調(diào)節(jié)pH后，再進行滴定操作。
（3） 用EDTA標準滴定溶液滴定鐵離子的適宜pH為1.5~2.0，即可排除重金屬離子的干擾，又適宜于磺基水楊酸指示終點。pH值過低使滴定終點不敏銳，pH過高將產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀而影響滴定。
（4） 由于鐵離子與EDTA絡合作用較慢，因此滴定時試液應保持60℃左右。在接近終點時應緩慢滴定，并劇烈振搖，使其加速反應，否則將導致測定結(jié)果偏高。
