铜的测定方法
铜的测定方法

锌试剂法测定铜含量1方法提要本标准方法是将水样中的全铜溶解为离子态,在PH3.5-4.8的条件下与锌试剂反应形蓝色络合物,然后在600nm波长下测定其吸光度。
2试剂2.1锌试剂溶液准确称取0.072g锌试剂,加50ml甲醇(或乙醇)温热(50℃以下),完全溶解后用1级试剂水稀释至100mL,注入棕色瓶内。
此溶液应贮存在冰箱中。
2.2 50%的乙醇铵溶液成500g乙醇铵溶于1级试剂水中,移入1L容量瓶稀释至刻度。
乙醇铵溶液的除铜方法如下:将100mL乙醇铵溶液注入分液漏斗,加20mL的锌试剂-异戊醇溶液(2mL锌试剂溶液溶于100mL异戊醇),充分摇动,静止5min,分离,弃去带色的醇层。
2.3 1mol/L酒石酸溶液称15g酒石酸溶液溶于1级试剂水中,移入100mL容量瓶稀释至刻度。
2.4 铜标准溶液2.4.1 铜贮备溶液(1mL含1mg铜):称0.1金属铜(含铜99.9%以上)于20mL硝铵(1+2)和5mL硫酸(1+2)中,缓慢加热溶解,继续加热蒸发至干涸,冷却后加1级试剂水溶解,移入1L容量瓶稀释至刻度。
2.4.2 铜工作溶液(1mL含1µg铜):吸取铜贮备溶液10mL注入1L容量瓶稀释至刻度。
2.5 浓盐酸(优级纯)3 仪器3.1 分光光度计,带有100mm长比色皿。
3.2 本方法所用的器皿,用盐酸溶液(1+4)浸泡过夜,然后用1级试剂水充分洗净。
4 分析步骤4.1绘制工作曲线按表1取铜工作溶液注入一组100ml的容量瓶中(也可根据水样中铜的含量制作更小范围的工作曲线),各加浓盐酸8ml,加I级试剂水使体积成为约50ml,摇均。
一次各加50%乙酸铵溶液25ml和1mol/L酒石酸溶液2ml,并准确加入锌试剂溶液0.2ml发色,用I级试剂水稀释至刻度,用100mm长比色皿、在波长600mm下测定吸光度,绘制铜含量与吸光度关系曲线。
4.2.1 将取样瓶用温热浓盐酸洗涤,再用I级试剂水充分洗净,然后向取样瓶内加入浓盐酸(每500ml水样加浓盐酸2ml),直接采取水样,取样后将水样摇均。
测定铜的含量的方法

测定铜的含量的方法
测定铜含量的常用方法包括以下几种:
1. 颜色反应法:利用铜离子与某种试剂发生特征性颜色反应,比如浓硫酸溶液加入溴化钾后,可观察到从蓝色到棕色的变化,根据颜色深浅可以估计铜离子的含量。
2. 火焰反应法:将含铜的物质放入明亮的火焰中,在火焰中心区域观察颜色反应,铜离子会产生特征性的绿色焰色,根据颜色的亮度可以估计铜离子的含量。
3. 氨水滴定法:将含铜溶液与氨水滴定剂相混合,通过反应生成的配位化合物的颜色改变来判断铜离子的含量。
4. 离子选择性电极法:使用铜离子选择性电极,通过电位的变化来测定溶液中铜离子的含量。
5. 硫化物沉淀法:将含铜溶液与硫化物试剂反应,生成不溶性的铜硫化物沉淀,通过沉淀的重量或体积来计算铜的含量。
6. 高精度分析方法:如原子吸收光谱法、高性能液相色谱法等,可以准确测定低浓度的铜离子含量。
选择合适的方法需要考虑样品的性质、铜含量的范围、实验室设备的可用性等因素。
原子吸收法测定铜含量

原子吸收法测定铜含量在我们的日常生活中,铜这个金属可真是个常客。
说到铜,咱们可能会想到那些闪闪发光的硬币,或者是厨房里的锅碗瓢盆。
铜在工业、农业,甚至咱们的生活中都有着重要的地位。
可你知道吗?有些时候,了解铜的含量可不是一件简单的事。
这时候,原子吸收法就派上用场了。
这听起来是不是有点高大上?其实不然,咱们一起来简单聊聊。
原子吸收法,顾名思义,就是通过吸收光来测定金属元素的浓度。
想象一下,一台神奇的仪器,发出一束光,当这束光经过含铜的样品时,铜原子会吸收一部分光。
这就像你在阳光下玩游戏,结果不小心被阳光打到了一样,铜原子吸收了光之后,剩下的光就会被仪器检测到。
这种“吸光”的能力就告诉我们样品里有多少铜,简单吧?不过,在实际操作中,准备工作可得仔细。
要选择好样品。
有些地方的水,或者土壤,可能铜含量特别高,而有些地方则可能根本没有。
这时候,我们得把样品采集到位,不能马虎。
然后,得把样品处理好,可能要用一些酸,像是硝酸,来把铜提取出来。
这一步就像是给铜洗个澡,让它在显微镜下好好“表现”一下。
当样品准备妥当,接下来就是最激动人心的时刻了——测量!把样品放到原子吸收仪里,眼睁睁地看着光束穿过。
这就像是一场视觉盛宴,光与铜的“斗争”就在眼前展开。
仪器会自动记录下来,告诉我们铜的含量有多少。
没错,这可不是个随便的数字,而是科学的结果,让人一看就明白。
可别以为这就结束了,咱们还得分析结果。
铜含量如果太高,可能对环境或人体有害,这可得好好注意。
想想,如果水里铜含量超标,那可真是麻烦大了。
咱们可不能让这种事情发生,得好好监管、好好处理。
反之,如果铜的含量刚刚好,那就意味着一切正常,大家可以放心了。
再说说原子吸收法的优势,简直不要太多。
它精准、灵敏,能测量极低浓度的铜,真是让人刮目相看。
而且操作起来也不复杂,适合各种实验室使用。
这就像是厨房里的万能调料,啥菜都能用得上。
不过,当然了,任何方法都有优缺点,原子吸收法也不是十全十美。
络合滴定法测定铜含量

络合滴定法测定铜含量
络合滴定法是一种常用于测定金属离子含量的分析方法。
在络合滴定法测定铜含量中,常使用EDTA(乙二胺四乙酸)作为络合剂。
以下是步骤:
1. 准备样品:将待测溶液取一定体积,放入容器中。
2. 加入指示剂:将少量的络合指示剂(例如:二甲啉紫)加入待测溶液中。
该指示剂与Cu2+离子可以形成稳定的络合物,溶液将呈现出特定的颜色。
3. 滴定操作:用标准EDTA溶液进行滴定,溶液中EDTA络合剂与Cu2+离子发生化学反应。
铜离子与EDTA的1:1配位形成稳定的络合物。
4. 边滴定边搅拌:在加入EDTA溶液的过程中,通过搅拌均匀溶液,以促进反应的进行。
5. 判定终点:利用络合指示剂的颜色变化来判断滴定终点。
当底物被完全络合,并且过量的EDTA与金属离子形成一个稳定络合物后,溶液的颜色将发生明显的变化。
一般来说,指示剂的颜色会从紫色变为蓝色。
6. 计算铜离子含量:根据滴定过程中所使用的EDTA溶液的体积,以及EDTA与铜离子的配位比例,可以计算出待测溶液中铜离子的浓度。
以上是使用络合滴定法测定铜含量的基本步骤。
在实际操作中,还需要控制滴定速度、准确测量液体体积等因素,以获得准确的结果。
土壤铜的测定原理和方法

土壤铜的测定原理和方法土壤铜的测定原理和方法主要涉及以下几个方面:取样方法、样品前处理方法以及铜的测定方法。
下面将详细介绍这些内容。
1. 取样方法:取样是土壤铜测定的首要步骤,必须保证取样方法的科学性和代表性。
土壤样品通常是以土样的形式进行取样,一般需根据不同土层和区域特点进行采集,然后进行混合均匀,再按照一定比例取出分析样品。
取样层次一般分表层和剖面层两种,样品数量应根据实际需要确定。
2. 样品前处理方法:样品前处理是为了提取土壤中的铜元素。
通常采用的方法包括酸溶、盐溶和提取剂萃取等。
其中,酸溶法是最常用的方法,通过使用不同的酸对土壤样品进行溶解,将土壤中的铜元素转化为溶液中的铜离子。
盐溶法是用盐溶液将土壤中的铜反应溶解成相应的铜盐形成溶液。
提取剂萃取则是使用一种合适的提取剂和土壤进行反应,使得土壤中的铜转移到提取剂中。
3. 铜的测定方法:常用的土壤铜测定方法有原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体质谱法、草皮样品-电感耦合等离子体质谱法等。
下面将重点介绍原子吸收分光光度法。
原子吸收分光光度法(AAS)是一种常用的土壤铜测定方法。
其原理是通过吸收样品溶液中的铜原子或离子在特定波长下的特定光线来计量铜的浓度。
具体步骤如下:(1) 样品溶液的制备:将经过前处理的土壤样品溶解于一定体积的溶液中,通常使用酸性介质(如硝酸、盐酸等)进行溶解,并加入一定的还原剂(如硝酸亚锡)或络合剂(如草酸等)。
(2) 仪器校准:选定特定波长和样品吸收光强,并利用标准样品进行仪器校准,建立标准曲线。
(3) 测定样品:样品溶液依次进入光源与反射镜之间的光路,光束经过吸收池,荧光池,至探测器接收,测定吸收光强并根据标准曲线计算铜的浓度。
4. 结果处理:根据仪器测定得到的吸光度与标准曲线的关系,计算得到样品中铜的浓度。
如果样品中铜的浓度超过仪器测定范围,则需要对样品进行稀释,再进行测定。
总结:土壤中铜的测定主要涉及取样方法、样品前处理方法以及铜的测定方法。
铜的测定(碘量法)

铜的测定(碘量法)一、方法提要:试样经酸分解后,用乙酸铵调节酸度,氟化氢铵掩蔽铁,在PH3.0~4.0的微酸性溶液中,铜(Ⅱ)与碘化钾反应生成碘化亚铜,游离出碘,再以淀粉为指示剂,用硫代硫酸钠标准溶液滴定。
其反应式如下:2Cu2++4I-→Cu2I2↓(褐色)+I2I2+2S2O32-→2I-+S4O62-CuI+SCN-→CuSCN↓(白色)+ I2钙、镁、镍、铝、锌等通常为无价态变化的元素,一般不干扰测定。
砷、锑氧化呈五价,不干扰测定。
150mg钼(Ⅵ),0.5mg钒(Ⅴ)不干扰测定.NO2-干扰测定终点不稳定,可以分解试样时,冒硫酸烟将其蒸干驱尽。
本法适用于矿石中共中0.5%以上铜的测定。
二、试剂配制:1、盐酸硝酸氟化氢铵溴碘化钾硫氰酸钾2、氟化氢铵饱和溶液4、乙酸铵溶液:300g/L 称取30g乙酸铵置于400mL 烧杯中,加入40mL水和34mL冰乙酸,待溶解后,用水稀释至100mL,混匀。
此溶液的PH值约为5。
5、淀粉溶液:5g/L 称取0.5克可溶性淀粉置于200mL 烧杯中,用少量水调成湖状,将100mL沸水徐徐倒入其中,继续煮沸至透明,取下冷却。
现用现配。
三、分析步骤:称取0.1000~0.5000g试样于250mL三角烧杯中,加少量水润湿,加10~15mL盐酸,低温加热3~5min,(若试样中硅含量较高时,需加入0.5g氟化氢铵,断续加热片刻,取下稍冷。
)加入5mL硝酸和0.5mL溴,盖上表皿,摇匀,低温加热蒸发至近干,(若试样中碳含量较高时,需加2mL硫酸和2~5mL高氯酸,加热至无黑色残渣,继续加热蒸发至干,)取下冷却,用20mL水吹洗表皿及杯壁,盖上表皿,置于电热板上煮沸,使盐类完全溶解,取下冷却至室温,向溶液中滴加300g/L乙酸铵溶液(若铁含量较小时,需补加1mL100g/L 三氯化铁)至红色不再加深并过量3~5mL,然后滴加氟化氢铵饱和溶液至红色消失并过量1mL,摇匀。
铜及铜合金密度测定方法
铜及铜合金密度测定方法
铜及铜合金的密度测定方法是通过测量其质量和体积来计算的。
下面我将从实验步骤、工具材料和注意事项等方面来介绍这个方法。
实验步骤:
1. 准备样品,首先准备一块铜或铜合金的样品,可以是块状、
粉末状或是其他形式的样品。
2. 测量质量,使用天平或其他精密称量器测量样品的质量,记
录下质量值。
3. 测量体积,有多种方法可以测量铜或铜合金样品的体积,其
中包括水排量法、密度瓶法和测量尺寸后计算体积等方法。
选择合
适的方法测量样品的体积,并记录下体积值。
4. 计算密度,将测得的质量和体积值代入密度的计算公式中,
即可得到铜或铜合金的密度。
工具材料:
1. 铜或铜合金样品。
2. 天平或其他精密称量器。
3. 测量体积的工具,如密度瓶、量筒等。
4. 计算器或电脑。
注意事项:
1. 在测量质量时,要使用准确的称量器,并注意校准和环境温度对称量结果的影响。
2. 测量体积时要选择合适的方法,并注意排除气泡等对体积测量的影响。
3. 在计算密度时,要注意单位的换算和精度的保留,以确保计算结果的准确性。
总之,铜及铜合金的密度测定方法是通过测量质量和体积来计
算的,需要注意选择合适的实验步骤和工具材料,并注意实验中的各项细节以确保结果的准确性。
希望以上信息能够帮助到你。
铜的测定方法
铜的测定方法铜是一种重要的金属元素,广泛应用于冶金、电子、化工、建筑等众多领域,因此铜的测定方法也备受关注。
本文将介绍几种常见的铜的测定方法,包括重量法、滴定法、分光光度法和电化学法。
一、重量法重量法是一种以铜含量的质量变化来确定铜含量的方法。
该方法适用于需测定铜含量较高的样品,如电解铜和纯铜等。
方法步骤:1. 取一定质量(约1g)的样品在烧杯中加入少量硝酸和氢氟酸混合酸,加热至样品完全溶解。
2. 加入适量的氨水调节pH值至10左右,并加入过量的二乙基二胺作为络合剂。
3. 加入重量已知的氯化钡溶液,使沉淀完全形成。
4. 将沉淀转移到滤纸上,并用蒸馏水洗涤至氯离子检测为阴性。
5. 将滤纸和沉淀一起移到干燥皿中,加热干燥至恒重。
6. 称重计算得到铜的含量。
二、滴定法1. 取一定体积(约50ml)的样品在烧杯中加入适量的氮氢化钠或氢氧化钠溶液,调节pH至8-10。
2. 加入络合剂,如二乙二醇胺或异丙醇胺等,以促进铜离子的络合作用。
3. 加入指示剂,如二硫化碳或二苯基卡宾等,使样品中的铜离子与指示剂发生反应,形成颜色变化。
4. 在搅拌条件下滴入已知浓度的硫代二乙酸钠溶液,加入至颜色变化的终点。
5. 计算滴定试剂的使用量,从而计算出铜的含量。
三、分光光度法分光光度法是一种利用物质对特定波长的光的吸收或透射程度来确定铜含量的方法。
该方法适用范围广,且分析精度较高。
2. 用分光光度计测量样品的吸光度。
3. 采用标准曲线法,制定吸光度与铜含量之间的标准曲线。
4. 通过比较样品吸光度与标准曲线上的相应吸光度,计算出铜的含量。
四、电化学法电化学法是一种利用电化学电位或电流来测定铜含量的方法。
该方法常用于分析铜在金属防护、镀金属、合金制备等方面的应用。
1. 将样品溶解于适当的溶液中,如硫酸或氯化铜溶液。
2. 将样品移至电化学细胞中,并选取合适的参比电极和工作电极。
3. 加入电解液,如氰化钠或氨水等,以提高电化学反应速度。
碘量法测定铜
碘量法测定铜一、方法原理在弱酸性溶液中,Cu2+可被KI还原为CuI,2Cu2 4I-== 2CuI I2这是一个可逆反应,由于CuI溶解度比较小,在有过量的KI存在时,反应定量地向右进行,析出的I2用Na2S2O3标准溶液滴定以淀粉为指示剂,间接测得铜的含量。
I2 2S2O32- == 2I- S4O62-由于CuI沉淀表面会吸附一些I2使滴定终点不明显,并影响准确度故在接近化学计量点时,加入少量KSCN,使CuI沉淀转变成CuSCN,因CuSCN的溶解度比CuI小得多(K sp,CuI = 1.1×10-10, K sp,CuSCN = 1.1×10-14)能使被吸附的I2从沉淀表面置换出来,CuI SCN- == CuSCN I-使终点明显,提高测定结果的准确度。
且此反应产生的I-离子可继续与Cu2 作用,节省了价格较贵的KI。
二、主要试剂1.0.01mol/L重铬酸钾标准溶液。
用差减法准确称取干燥的(180℃烘两小时)分析纯K2Cr2O7固体0.7~0.8g于100mL烧杯中,加50mL水使其溶解之,定量转入250mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。
2.0.05mol/L硫代硫酸钠溶液。
在台秤上称取6.5g硫代硫酸钠溶液,溶于500mL 新煮沸并放冷的蒸馏水中,加入0.5g Na2CO3,转移到500mL试剂瓶中,摇匀后备用。
3.Na2SO4:30%水溶液。
4.碘化钾:A·R。
5.硫氰酸钾溶液:20%。
6.淀粉溶液:0.5%。
称取0.5g可溶性淀粉,用少量水调成糊状,慢慢加入到沸腾的100mL蒸馏水中,继续煮沸至溶液透明为止。
7.盐酸:3mol/L。
8.硝酸:1:3。
9.氢氧化铵溶液:1:1。
10.醋酸:6mol/L。
11.HAc—NaAc缓冲溶液pH3.5。
12.尿素:A·R。
三、实验步骤1.硫代硫酸钠溶液的标定。
用移液管移取25.00mL K2Cr2O7溶液置于250mL锥形瓶中,加入3mol/L HCl 5mL,1g碘化钾,摇匀后放置暗处5分钟。
碘量法测定铜的含量
碘量法测定铜的含量一、实验目的1、掌握铜矿石的溶样方法;2、掌握碘量法测定铜的方法。
二、实验原理试料经盐酸、硝酸分解后,用乙酸氨溶液调节溶液PH值为3.0~4.0,用氟化氢铵掩蔽铁,加入碘化钾与二价铜作用,析出的碘以淀粉为指示剂,用硫代硫酸钠标准溶液滴定。
三、试剂1.碘化钾2.铜片(≥99.99%):将铜片放入微沸的冰乙酸(P=1.05g/mL)中,微沸1min,取出后用水和无水乙酸分别冲洗二次以上,在100℃烘箱中烘4min。
冷却,置于磨口瓶中备用。
3.溴水4.氟化氢铵5.盐酸(P=1.19g/ml)6.硝酸(P=1.42g/ml)7.硫酸(P=1.84g/ml)8.高氯酸(P=1.67g/ml)9.冰乙酸(P=1.05g/ml)10.硝酸(1+1)11.氟化氢铵饱和溶液(贮存于聚乙烯瓶中)12.乙酸铵溶液(300g/L):称取90g乙酸铵,置于400ml烧杯中,加入150ml水和100ml冰乙酸,溶解后,用水稀释至300ml,混匀,此溶液PH值为5;13.硫氰酸钾溶液(40%):称取4g硫氰酸钾于400ml烧杯中,加100ml水溶解后(PH<7),加入2g碘化钾溶解后,加入2ml淀粉溶液,滴加碘溶液(0.04mol/L)至刚好呈蓝色,再用硫代硫酸钠标准溶液滴至蓝色刚好消失。
14.淀粉溶液(1%):称取1g可溶性淀粉,用少量水调成糊状,再用刚煮沸的水稀释至100ml,再加热煮沸,冷却后转入试剂瓶中。
15.三氯化铁(100g/L)16.铜标准溶液:称取1.000g铜片,置于500ml锥形烧杯中,缓慢加入40ml硝酸(1+1)盖上表面皿,低温加热使其完全溶解,取下,用水洗表面皿及杯壁,冷却至室温。
将溶液移入500ml容量瓶中,用水洗涤烧杯,洗液并入容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。
此溶液1ml含2.0mg铜。
17.硫代硫酸钠标准溶液⑴制备称取100g硫代硫酸钠置于1000ml烧杯中,加入500ml无水碳酸钠(4g/L)溶液,移入10L棕色试剂瓶中,用煮沸并冷却的蒸馏水稀释至约10L,加入10ml三氯甲烷,静止两周,使用时过滤,补加1ml三氯甲烷。
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1 引言铜是人们熟悉的金属元素,广泛存在于自然环境中,其产量和耗用量在有色金属中仅次于铝,居第二位。
铜被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域;在电气、电子工业中应用最广、用量最大,占总消费量一半以上;用于各种电缆和导线,电机和变压器的绕阻、开关以及印刷线路板等;在机械和运输车辆制造中,用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等;在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等;在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等,每生产100万发子弹,需用铜13~14吨;在建筑工业中,用做各种管道、管道配件、装饰器件等[1]。
铜具有优良的理化性质,被广泛应用于人们的日常生活,如铜制水壶、铜火锅、铜勺、铜盘、铜碗及含铜食品添加剂、农药等。
随着科学技术的进步和人们生活水平的提高,环境意识和自我保健意识的增强,人们对铜的认识逐步深化,其生物毒性效应也被人们逐渐认识。
尽管铜是人体重要的必需微量元素,但应用不当,也易引起中毒反应。
一般而言重金属都有一定的毒性,但毒性的强弱与重金属进入体内的方式及剂量有关。
口服时,铜的毒性以铜的吸收为前提,金属铜不易溶解,毒性比铜盐小,铜盐中尤以水溶性盐如醋酸铜和硫酸铜的毒性大。
人体铜中毒是由于食用含铜食品过多而致,表现为腹痛,皮疹、腹泻、呕吐,呕吐物为绿色。
据Luckey报道,当铜超过人体需要量的100~150倍时,可引起坏死性肝炎和溶血性贫血[2]。
铜潜在的毒性引起了人们的极大关注,在更大的范围内控制它的浓度水平的法令框架已经在大多数发达国家强制执行。
因此,在水质、环境以及食品检测中,铜的含量一直是考察环境污染程度和食品质量的一个重要指标,因此灵敏、准确而又快速的铜含量检测方法尤为重要。
1.1 铜的简介1.1.1 铜的性质铜(Cu)是元素周期表第二十九位元素,属于第IB族,相对原子质量为63.54,是包括银和金在内的金属元素系列的第一个元素,密度8900kg/m3,为比较重的金属,熔点1083.4℃,沸点2360℃。
纯铜呈鲜明粉红色,打磨光亮后会呈现出明亮的金属光泽,铜不具有磁性,其强度、硬度中等,抗磨蚀性极佳[3]。
(1)铜的导电性铜最重要的特性之一便是其具有极佳的导电性,这一特性使得铜大量应用于电子、电气、电信和电子行业。
铜的这种高导电性与其原子结构有关:当多个单独存在的铜原子结合成铜块时,其价电子将不再局限于铜原子之中,因而可以在全部的固态铜中自由移动,其导电性仅次于银。
铜的导电性国际标准为:一长1m 重1g的铜在20℃时的导电量公认为100%。
现在的铜炼技术已经可以生产出同品级铜的导电量比这个国际标准高出4%~5%。
(2)铜的导热性固体铜中含有自由电子所产生的另一重要效应就是其拥有极高的导热性,导热性仅次于银。
且铜比金、银储量更丰富,价格更便宜,因此被制成电线电缆、接插件端子、引线框架等各种产品,广泛用于电子电气、电讯和电子行业。
铜还是各种换热设备如热交换器、冷凝器、散热器的关键材料,被广泛应用于电站辅机、空调、制冷、汽车水箱、太阳能集热器栅板、海水淡化以及医药、化工、冶金等各种换热场合。
(3)铜的耐蚀性铜具有良好的耐蚀性能,优于普通钢材,在碱性气氛中优于铝。
铜在淡水中的腐蚀速度也很低(约0.05mm/a)。
并且铜管用于运送自来水时,管壁不沉积矿物质,该优点是铁制水管所远不能及的。
正因为这一特性,高级卫浴给水装置中大量使用铜制水管、龙头及有关设备。
铜极耐大气腐蚀,其在表面可形成一层主要有碱式硫酸铜组成的保护薄膜,即铜绿。
因此铜材被用于建筑屋屋面板、雨水管、上下管道、管件;化工和医药容器、反应釜、纸浆滤网;舰船设备、螺旋桨、生活和消防管网;冲制种类硬币(耐腐蚀性)、装饰、奖牌、奖杯、雕塑和工艺品(耐蚀性色泽典雅)等[4]。
1.1.2 铜的用途(1)电气工业中的应用a. 电力输送:电力输送中需要大量消耗高导电性的铜,主要用于动力电线、电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和联接器等。
b. 电机制造:在电机制造中,广泛使用高导电和高强度的铜合金。
主要用铜部位是定子、转子和轴头等。
在大型电机中,绕组要用水或氢气冷却,称为双水内冷或氢气冷却电机,这就需要大长度的中空导线。
电机是使用电能的大户,约占全部电能供应的60%。
(2)电子工业中的应用电子工业是新兴产业,在它蒸蒸日上的发展过程中,不断开发出钢的新产品和新的应用领域。
目前它的应用己从电真空器件和印刷电路,发展到微电子和半导体集成电路中。
电真空器件主要是高频和超高频发射管、波导管、磁控管等,它们需要高纯度无氧铜和弥散强化无氧铜。
铜合金价格低廉,有高的强度、导电性和导热性,加工性能、针焊性和耐蚀性优良,通过合金化能在很大范围内控制其性能,能够较好地满足引线框架的性能要求,己成为引线框架的一个重要材料。
它是目前钢在微电子器件中用量最多的一种材料。
(3)能源及石化工业中的应用a. 能源工业:火力及原子能发电都要依靠蒸气作功。
蒸气的回路如下:锅炉发生蒸气-蒸气推动汽轮机作功-作功后的蒸汽送至冷凝器-冷却成水-回到锅炉重新变成蒸汽。
其间主冷凝器由管板和冷凝管组成。
由于钢导热性好并能抗水的腐蚀,所以它们均使用锅黄铜、铝黄铜或白铜制造。
根据资料介绍,每万千瓦装机容量需要5吨冷凝管。
一个60万千瓦的发电厂就需要300吨冷凝管材。
b. 石化工业:铜和许多铜合金,在水溶液、盐酸等非氧化性酸、有机酸(如:醋酸、柠檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸等)、除氨以外的各种碱及非氧化性的有机化合物(如:油类、酚、醇等)中,均有良好的耐蚀性;因而,在石化工业中大量用于制造接触腐蚀性介质的各种容器、管道系统、过滤器、泵和阀门等器件。
还利用它的导热性,制造各种蒸发器、热交换器和冷凝器。
由于铜的塑性很好,特别适合于制造现代化工工业中结构错综复杂、铜管交叉编制的热交换器。
此外在石油精炼工厂中都使用青铜生产工具,原因是冲击时不迸出火花,可以防止火灾发生。
c. 海洋工业:海洋占地球表面面积70%以上,合理地开发利用海洋资源日益受到人们的重视。
海水中含有容易造成腐蚀的氯离子,钢铁、铝、甚至不锈钢等许多工程金属材料均不耐海水腐蚀。
铜则不但耐海水腐蚀;而且溶入水中的铜离子有杀菌作用,可以防止海洋生物污损。
因而,铜和铜合金是海洋工业中十分重要的材料,已在海水淡化工厂、海洋采油采气平台、以及其它海岸和海底设施中广泛应用。
例如,海水淡化过程中使用的管路系统、泵和阀门,以及采油采气平台上使用的设备,包括飞溅区和水下用的螺栓、抗生物污损包套、泵阀和管路系统等等。
(5)交通工业中的应用a. 船舶:由于良好的耐海水腐蚀性能,许多铜合金,如:铝青铜、锰青铜、铝黄铜、炮铜(锡锌青铜)、白钢以及镍铜合金(蒙乃尔合金)己成为造船的标准材料。
一般在军舰和商船的自重中,铜和铜合金占2%~3%。
b. 汽车:汽车用铜每辆10~21公斤,随汽车类型和大小而异,对于小轿车约占自重的6%~9%。
铜和铜合金主要用于散热器、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈以及各种接头、配件和饰件等。
其中用钢量比较大的是散热器。
现代的管带式散热器,用黄铜带焊接成散热器管子,用薄的铜带折曲成散热片。
c. 铁路:铁路的电气化对铜和铜合金的需要量很大。
每公里的架空导线需用2吨以上的异型铜线。
为了提高它的强度,往往加入少量的铜(约1%)或银(约10%)。
此外,列车上的电机、整流器、以及控制、制动、电气和信号系统等都要依靠铜和铜合金来工作。
d. 飞机:飞机的航行也离不开铜。
例如:飞机中的配线、液压、冷却和气动系统需使用铜材,轴承保持器和起落架轴承采用铝青铜管材,导航仪表应用抗磁钢合金,众多仪表中使用破铜弹性元件等等。
(6)机械和冶金工业中的应用a. 机械工程:几乎在所有的机器中都可以找到铜制品部件。
除了电机、电路、油压系统、气压系统和控制系统中大量用钢以外,用黄铜和青铜制造的传动件和固定件种类繁多,如齿轮、蜗轮、蜗杆、联结件、紧固件、扭拧件、螺钉、螺母等。
几乎在所有作机械相对运动的部件之间,都要使用减磨铜合金制作的轴承或轴套,特别是万吨级的大型挤压机、锻压机的缸套、滑板几乎都用青铜制成,铸件重量可达数吨。
许多弹性元件,几乎都选用硅青铜和锡青铜作为材料。
焊接工具、压铸模具等更离不开铜合金。
b. 冶金设备:冶金工业是消耗电能的大户,素有“电老虎”之称。
在冶金厂的建设中通常必须要有一个依靠铜来进行工作的庞大的输、配电系统和电力运转设备。
此外,在火法冶金中,连续铸造技术已占据主导地位,其中的关键部件—结晶器,大都采用铬铜、银铜等高强度和高导热性的铜合金。
电冶金中的真空电弧炉和电渣炉水冷坩埚使用钢管材制造,各种感应加热的感应线圈都是用铜管或异型铜管绕制而成。
c. 合金添加剂:铜是钢铁和铝等合金中的重要添加元素。
少量铜(0.2%~0.5%)加入低合金结构用钢中,可以提高钢的强度及耐大气和海洋腐蚀性能。
在耐蚀铸铁和不锈钢中加入铜,可以进一步提高它们的耐蚀性。
含铜30%左右的高镍合金是著名的高强度耐蚀“蒙乃尔合金”,在核工业中广泛使用[4]。
1.1.3 铜在自然界中的存在形态地壳中的铜平均值为70ppm。
铜矿的开采,冶炼以及岩石风化会造成局部地区环境中铜的浓度增高。
虽然铜是生命必需的微量元素,但铜的浓度过高会对人和动植物有害。
大气环境中的铜污染主要是由有色金属冶炼造成的。
水环境中铜的污染是冶炼、金属加工、机器制造、有机合成及其它工业排放含铜废水造成的,其中以冶炼、电镀生产所排废水含铜量最高,可达几十至数百ppm。
水中铜含量超过3ppm 时产生异味,超过15ppm时无法饮用。
土壤铜污染主要来源是铜矿山和冶炼厂排出的废水,此外工业粉尘、城市污水以及含铜农药都能造成土壤的铜污染。
自然界中的铜以一价或二价状态存在。
环境中的铜主要以二价铜离子存在,Cu2+可和无机配位体NH3、CO32-、HCO3-、SO42-形成络合物。
二价铜还可和有机配位体腐殖质、氨基酸、半胱氨酸、甘氨酸等发生络合作用。
铜在天然水中的含量和形态与OH-、CO32-和Cl-等浓度有关,同时受pH的影响。
在pH为5~7时,以碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3的溶解度最大,此时溶解的形态以Cu2+、CuOH+为主;pH升至8以上,则铜离子的络合物Cu(OH)20、Cu(OH)3-、Cu CO30、Cu(CO3)22-逐渐增多。
铜的水迁移性很大[5]。
利用含铜废水灌溉农田或施用含铜污泥时,铜可蓄积在土壤中。
随水进入到土壤中的铜可被土壤吸附。
土壤中的腐植酸、富里酸含有羧基、酚基、羰基等含氧基团,能与铜形成螯合物而固定铜。
土壤铜污染与污染源的距离有关,即离污染源距离越近,土壤污染越重。
污染土壤的铜主要累积在表层,并沿土壤的纵深垂直分布递减。