著者 米窪 達雄, 瀬戸 六左衛門

水酸化アルミニウムによる鉛 (II) イオンの共沈

著者 米窪 達雄, 瀬戸 六左衛門

雑誌名 福井大学工学部研究報告

巻 21

号 2

ページ 159‑163

発行年 1973‑09

URL http://hdl.handle.net/10098/4712

水 酸 化 ア ル ミ ニ ウ ム に よ る 鉛 ( n  ^{)イオンの共沈}

米 窪 達 雄 ・ 瀬 戸

六 左 衛 門 様

Studies on Coprecipitation of  Metal I o n s  with  Alminium  Hydroxide.  V I .   Lead (  n  ) 

Tatsuo 

YONEKUBO， 

Rokuzaemon 

SETO 

C R e c e i v e d  Ap r .   1 6

， 

1 9 7 3 )  

C o p r e c i p i t a t i o n   o f   l e a d   i o n s   with aluminium hydroxide  was  i n v e s t i g a t e d   using  ammonium  hydroxide  or  sodium  hydroxide  a s   p r e c i p i t a n t . .   I n   t h i s   study

， 

p r e c i p i t a t e  o f   aluminium hydroxide  was  u s u a l l y   p r e p a r e d   d i r e c t 1 y i n   t h e   s o l u t i o n   c o n t a i n i n g   l e a d   s a

1t， 

b u t   i n   some c a s e

， 

i t   was  preformed  and  l e a d   s a

1t 

s o l u t i o n   was added t o   i t   l a t e r   o n .   The r e l a t i o n  between  p e r c e n t a g e   o f   l e a d   c o p r e c i p i t a t e d   and pH v a l u e   o f   s o l u t i o n   was i n v e s t i g a t e d   i n   d e t a i

l.  E

百 e c t s o f   c o n c e n t r a t i o n s   o f   aluminium s a

1t，

l e a d   s a

1t. 

and ammonium  s a l t   were  a l s o   examined.  The  amounts  o f   l e a d   i n   p r e c i p i t a t e   o r  

fi1t

r a t e   were  determined  p o l a r o g r a p h i c a l l y .  

1

緒 雷

2

実 験

2 ・ 1

試 薬 共 沈 現 象 に つ い て の 基 礎 的 知 見 を 得 る た め ， 種 々 の

金 属 イ オ ン の 水 酸 化 ア ル ミ ニ ウ ム に 対 す る 共 沈 に つ い て 一 連 の 研 究 を 行 な っ て き た が ， 今 回 は 鉛 C

n 

)イオ ン の 場 合 に つ い て 検 討 し た 。 す で に 銅 (

n 

^)ll，ニッケ ル C

n 

⁾²⁾そ の 他 の イ オ ン の 場 合3)にみられたように，

水 酸 化 ア ル ミ ニ ウ ム に 対 す る 鉛 イ オ ン の 共 沈 も 溶 液 の

pH

の影響を強く受けるものと考えられるので， この

点については特に詳細に調べた。

鉛 標 準 溶 液 : 再 結 晶 法 に よ っ て 精 製 し た 塩 化 鉛

(  n 

) を 用 い て

1x  1 0 ‑

⁴

M

の 溶 液 を 調 製 し 徴 塩 酸 酸 性 にたもった。

溶液の

pH

の 調 整 に は 塩 酸 ， ア ン モ ニ ア 水 一 塩 化 ア ン モ ニ ウ ム ま た は 水 酸 化 ナ ト リ ウ ム 一 塩 化 ナ ト リ ウ ム を 用 い た 。 ア ル ミ ニ ウ ム 塩 お よ び ア ン モ ニ ウ ム 塩 等 の 濃 度 の 影 響 も 相 当 考 え ら れ る の で こ れ に つ い て も 検 討 した。なお予め調製した水酸化アルミニウムを担体と し て 鉛 イ オ ン を 共 沈 さ せ ， 上 記 の 場 合 と 比 較 検 討 し た。

"応用理学教室

ア ル ミ ニ ウ ム 塩 溶 液 : 試 薬 特 級 塩 化 ア ル ミ ニ ウ ム ま た は 硫 酸 ア ル ミ ニ ウ ム を 用 い て

2 . 5 x 1 0 ‑

³

M

溶 液 を 調 製 し ， そ れ ぞ れ 徴 塩 酸 ま た は 微 硫 酸 酸 性 に た も っ た。

そ の 他 : 塩化ナトリウム，塩化アンモニウム， ア ン モ ニ ア 水 . 水 酸 化 ナ ト リ ウ ム ， 塩 酸 ， 硝 酸 な ど は 特 級品をそのまま用いた。

2

・

^{2装 置}

pH

の測定:

東亜電波工業 HM‑5ApH

メーターを 用いた。

ポ ー ラ ロ グ ラ ム の 作 製 : 柳 本

pA‑202

高 感 度 ポ ー ラログラフを用いた。

2 ・ 3

実 験 法

1 0 0 m l

ビ ー カ ー 中 の 鉛 (

n 

) 塩 ， ア ル ミ ニ ウ ム 塩 お よ び 塩 化 ア ン モ ニ ウ ム ( ま た は 塩 化 ナ ト リ ウ ム ) の 混 合 溶 液 に 適 量 の 水 を 加 え ， こ れ に

0 .

1.

1 .

ま た は

6 N

の ア ン モ ニ ア 水 ( ま た は 水 酸 化 ナ ト リ ウ ム 溶 液 ) の 適 量 を ピ ペ ッ ト を 用 い て 加 え ， 全 容

1 0 0 m l

に な る よ う に し た 。 こ の よ う に し て 得 た 種 々 の

pH

値 を も っ 溶 液 を

1 0

分 間 湯 浴 上 で 加 熱 し た の ち .

2 5

士

0 . 1

⁰

C

の 恒 温 槽 中 に 一 定 時 間 た も っ て か ら 溶 液 の

pH

を 測 定 し ， 東 洋 櫨 紙

No.5A

または

5C

を 用 い て 沈 殿 を 櫨 過 し た 。 沈 殿 中 の 鉛 の 定 量 に は ， 沈 殿 に

5N HN0310ml

を 注 い で 溶 解 し た 液 に

0.1%

ゼ ラ チ ン

5m l

を 加 え て 全 容 を

5 0 m l

に し た も の に つ い て ポ ー ラ ロ グ ラ フ 法 を 適 用 し た 。 一 方 漉 液 中 の 鉛 の 定 量 に は こ れ を 湯 浴 上 で 蒸 発 乾 固 し た の ち

5N HN03 1 0 m l

を 用 い て 溶 解 し た も の に つ い て 同 様 に し て ポ ー ラ ロ グ ラ フ 法 を 適 用 し た 。

3 

実 験 結 果 お よ び 考 案

3 ・ 1

支 持 電 解 質 の 選 択

ポ ー ラ ロ グ ラ フ 法 に よ っ て 鉛 の 定 量 を 行 な う 際 に 用 い る 支 持 電 解 質 と し て . 塩 酸 ， 硝 酸 ， 塩 化 カ リ ウ ム ， 硝 酸 カ リ ウ ム ， 酒 石 酸 ナ ト リ ウ ム 等 を 使 用 し た と こ ろ ， 塩 酸 と 硝 酸 と が 明 瞭 な 波 を 示 し ， 特 に 硝 酸 は 感 度 も い ち じ る し く 良 好 で あ っ た 。 よ っ て 以 後 の 実 験 に は 硝酸を用いることにした。

3 ・ 2

鉛 の 検 量 線

5  x  1 Q ‑ 6 M  PbCb

溶 液

1‑20ml

を

5 0 m l

メ ス フ ラ ス コ にとり

5N HN0310m

l. 

0.1%

ゼラチン

5ml

を 加 え て 標 線 ま で 希 釈 し ， 液 の 一 部 を と っ て 鉛 の ポ ー ラ ロ グ ラ ム を 求 め て 検 量 線 を 作 製 し た 。 そ の 結 果 は 図

l

にみ ら れ る よ う に 鉛 イ オ ン の 濃 度 と 波 高 と は よ く 比 例 し て L 

、

fこ。

3 ・ ³

共 沈 率 の 経 時 変 化

溶 液 中 の 鉛 (n) イ オ ン ， ア ル ミ ニ ウ ム イ オ ン ， 塩 化 ア ン モ ニ ウ ム の 濃 度 な ら び に

pH

を 一 定 に し て

2 5

⁰

C

の 恒 温 槽 中 に

3 0

分 な い し

4 8

時 間 放 置 し て ， 水 酸 化 ア ル ミ ニ ウ ム に 対 す る 鉛 の 共 沈 率 の 時 間 的 変 化 を 調 べ た 。 そ れ に よ る と 一 般 に 共 沈 率 は 熟 成 時 間 の 増 加 に つ れ て 増 大 す る が ， や が て 一 定 値 に 達 す る 傾 向 を 示 し た り 。 例 え ば

5x  1 0 ‑

⁷

M  PbCl

2•

2 . 5  x  1 0 ‑4 M A l C b .   2  x  1 0  

2 

P身。

200 

〈に

弐

出 向 仰

ぐ

hu h

× 吋

50 

O 

O  4  8  12 

〔ぱ')

X 107

， 

H 

16 

図1 鉛 の 検 量 線

1  N HN03 .  0.01%

ゼラチン.

2 5

⁰

C 

ピ ー ク 電 位 一

O . 3 4 V

vs. 

Hg p o o l  

MNH4 C l

の場合.

6  ‑24

時 間 の 範 囲 で 共 沈 率 は ほ ぼ 一 定 で あ っ た 。 本 実 験 で は 熟 成 時 間 を 普 通 8時 間 と し た。

3

・

4

pH

の 影 響

水 酸 化 ア ル ミ ニ ウ ム に 対 す る 金 属 イ オ ン の 共 沈 率 に 最 も 大 き な 影 響 を 与 あ る と 考 え ら れ る の は 溶 液 の

pH

で あ る の で ， 本 実 験 に お い て も こ の 点 に つ い て 詳 細 に 検 討 し た 。 ま ず 表

l

は ア ル ミ ニ ウ ム 塩 と し て 硫 酸 塩 を 用 い た 場 合 で あ る が ， 共 沈 率 は

pH7.5‑8.5

で 最 大 値 を示し.この領域をはずれると急激に減少している。こ の 模 様 は 一 層 は っ き り と 図2に 示 さ れ て い る 。 つ ぎ に 表

2

は ア ル ミ ニ ウ ム 塩 と し て 塩 化 物 を 用 い た 場 合 で あ る が ， 最 大 共 沈 率 が や や 低 い 点 を 除 き 上 と 同 様 の 傾 向 を 示 し て い る 。 以 上 は

pH

の 調 整 に

NH4 0H‑NH4 C l

を

表

1 pH

の 影 響

5  X 1 0 ‑

⁷

M P b C h .   2.5x l Q ‑ 4 M A l

₂

( S 0 4 }

J， 

2  x l Q ‑

²

M  NH4 C l .   2 5

⁰

C 

pH 

共 沈 率 . %

pH 

共 沈 率 . %

4 . 0   1 6   8 . 0   9 8  

4 . 5   2 5   8 . 5   9 6  

5 . 1   3 5   9 . 1   9 2  

5 . 4   4 2   9 . 6   9 1  

6 . 1   7 4   1 0 . 1   8 5  

6 . 6   8 6   1 0 . 6   7 7  

7 . 0   9 0   1 1 . 4   6 3  

7 . 5   9 5  

表

2 pH

の影響

5  x l Q ‑ 1 M  P b C lz .  2 . 5 x 1 0 ‑4 M  A 1

2

C S 0 4 ) 3 .   2  x l Q ‑

²

M  NH

4

C

l. 

2 5

⁰

C 

pH 

共 沈 率 . %

4 . 0   1 6   4 . 5   2 5   5 . 1   3 5   5 . 4   4 2   6 . 1   7 4   6 . 6   8 6   7 . 0   9 0   7 . 5   9 5  

pH 

共 沈 率 . %

8 . 0   9 8   8 . 5   9 6   9 . 1   9 2   9 . 6   9 1   1 0 . 1   8 5   1 0 . 6   7 7   1

1. 

4  6 3  

表

3 pH

の影響

5  x  1 0 ‑1 M  PbCl

z•

2 . 5  x  1 0 ‑4 M  A h C S 0 4 } l .   2  x  1 0  ‑ 1 M   N a C l .   2 5

⁰

C 

pH 

共 沈 率 . %

3 . 9   7  4 . 5   2 6   4 . 9   2 8   5 . 5   3 8   6 . 1   7 6   6 . 5   8 5   7 . 1   9 3   7 . 4   9 3  

pH 

共 沈 率 . %

7 . 9   9 6   8 . 4   9 3   9 . 0   9 0   9 . 5   8 7   1 0 . 1   8 5   1 0 . 4   8 3   1

1. 6 

7 6   1 2 . 0   7 5  

~O

~ 100 

ω

お

山市以内E本

20 

。

o  :‑:  4  6  B  10  /2 

p H  

図

2 pH

の影響

5  x  1 0 ‑

⁷

M  PbCl

z•

2 . 5  x  1 O ‑ ⁴ M  A l

z

C S 0 4 ) 3 .   2 5

⁰

C  O  … … 2  x  1 0  ‑ 2 M  NH

⁴

C l  

. … … 2  x  l Q ‑

^I

M  NH

⁴

C l  

用いた場合であるが，つぎに

NaOH‑NaCl

を用いた場 合の結果を表

3

および図

3

に示す。これによると共沈 率は表1の場合よりもやや高く，またアルカリ性側に おける共沈率の減少がややゆるやかである。

3 ・ 5

アルミニウムイオン温度の影響

他の条件を一定にしておきアルミニウムイオンの濃 度だけを変化させたとき図

4

の結果が得られた。すな わちアルミニウムイオン濃度の増大につれ共沈率はし だいに増すが，その割合いは最初は急に，のちしだい にゆるやかとなり，ついには一定値に達した。ただし そ れ 以 上 を 越 え る と か え っ て 低 下 す る 傾 向 が み ら れ

100 

回

ω

和

明 事 桃 叫 常 体

どO

C 

o 

2  4‑ G う 70 之

T J ‑ 1  

図

3 pH

の影響

5  x  1 0

^→

7 M   PbC1

2 •

2 . 5  x  1 Q ‑ 4 M  A 1

2

( S 0 4 ) 3 .   2 5

⁰

C  O  … … 2  x  1 0 ‑ z M N a C l  

. … … 2  x  1 0 ‑

^I

M N a C l  

20 

O o  ^{o.，j"  1.0  l.}t 

(M  . . . .   J 

^{X 103  2.0} 

図

4

アルミニウムイオン濃度の影響

5  x  1 Q ‑

¹

M PbCh ・ 2x  1 0 ‑

²

M NH4 C

l. 

2 5

⁰

C 

た。これは温度およひ。

pH

が 一 定 の と き ， 一 定 量 の 鉛

(  I I  

)イオンを共沈させるためには一定量以上の水酸 化アルミニウムの存在が必要であるが，あまり多過ぎ るときは沈澱の一部が溶けきれないで残るためである と考えられる。

3 ・ 6

塩化アンモニウム濃度の影響

他の条件はすべて同一にしておき塩化アンモニウム の濃度だけを変化させたとき表

5

の結果が得られた。

これによると塩化アンモニウム濃度が比較的小さい聞 は共沈率の減少はゆるやかであるが，ある程度

( 0 . 5

M)以上になると共沈率は急激に減少した。共沈率を 充分大きくするためには塩化アンモニウムの濃度を低

100 

目

。

、 と

~ト(JJ 全

4

体4‑G

20 

o 

O 

み 叫 干 吐 、 、 官

¥"" 

ρ / 

2 

4 ‑

6  8  /0 之

p H  

く お さ え る こ と が 必 要 な わ け で あ る 。 こ の こ と は 図 図

5

予め調製した水酸化アルミニウムを用いたときの

2 .   3

にも示されている。

pH

の影響

5  x  1 0 ‑

⁷

M P b C 1

2

・ 2 x  1 0 ‑

²

M NH4 C

l. 

2 5

⁰

C 

3  • 7 

予め調製した水酸化アルミニウムに対する鉛 共沈率と

pH

との関係

前項までとは異り水酸化アルモニウムの沈殿を予め 調 製 し て お き ， あ と か ら 鉛 (

I I  

)イオンを加えた場合 について共沈率と

pH

との関係を調べた。まず

50ml

の 遠心沈殿管内で

1 x  1 Q ‑

²

M A I C h 1 0 m

l. 

2  N HC

l1 0 

m  1 

および

1N NH4 0H 2 5 m l

を混合することによってつく った水酸化アルミニウムの沈殿を母液とともに

2000

rpm.3

分 間 の 遠 心 分 離 処 理 に か け て 上 澄 液 を 静 か に

5  x  1 Q ‑

⁷

M  PbC1

2•

1 

X 

1 0 ‑3M A I C 13 . 

除去し，新たに水

4 0 m l

を 加 え て よ く ふ り ま ぜ て 洗 浄

2  x  1 0 ‑

²

M NH4 C l  

した。以上の遠沈と洗浄とを3回ずつ繰り返すと上澄

ー 口 ‑ ‑ ̲ . .‑ ‑ 2 0

⁰C  液は全くアンモニア分を含まないようになった。別に 一一ーベ〉一一一

2 5

⁰

C 1 0 0 m l

ビーカー中にとった

5 x  1 0 ‑

⁶

M P b C h .   0.2M  • 3 5

⁰

C  NH4 C l   1 0 m l

の混合溶液に適量の水とアンモニア水とを

加え，上記操作によって調製した水酸化アルミニウム 表

4

塩化アンモニウム濃度の影響

5  x  1 Q ‑

⁷

M P b C h .   2 . 5   x  1 04 M A h ( S 0 4 ) 3 ・ pH

与

8 . 2 5

⁰

C 

CNH4 C

l). 

M  1 0 . 0 1   0 . 0 4  0 . 0 8  0 . 1   0 . 2   0 . 5     . 1 0 

1. 5 

2 . 0  

共沈率 .~197

9 7   9 6   9 5   9 5   9 3   8 9   7 7   6 0  

一>‑司

/υし

河J

ω μ  

山 小 刷 新 保 体

どU

J 

2  4  ^{U  よ主 !u  ん2} I'

H 

図

6

温度の影響

ν ヘ

の沈殿を水とともに流し入れて全容を

1 0 0 m l

としたの

3 ・ 8

沈 殿 熟 成 温 度 の 影 響

ち.

2 ・ 3

の方法によって鉛の共沈率を求めた。図

5

に 共沈率に対する熟成温度の影響を調べるため

. 2 5

⁰

C

示すとおりこの場合の共沈率も

3 ・ 4

の場合同様.

pH 

以外の温度

( 1 5 .2 0 .   3 5 .   4 0

⁰

C )

で同様の実験を行

7 . 5 ‑ 8 . 5

の領域で最も大きく最高

100%

に達したo な なった。得られた結果の一部を図

6

に示す。すなわち おこの場合アルカリ性側における共沈率の減少度がゆ 共沈率に対する温度の影響はあまり認められなかった るやかである理由については最初のアルミニウムイオ が，ただ高温になるほど.共沈率がわずかに増大する ン濃度の大きさなどの影響を考慮する必要があると思 こと，最大共沈率を示す

pH

値 が わ ず か に 酸 性 側 に 移

われるo ることなどがみられる。ただし高温の場合ほど共沈率

はすみやかに平衡値に達した。

4

結 語

水 酸 化 ア ル ミ ニ ウ ム に 対 す る 鉛 (

1   1

)イオンの共沈 率に影響を与える諸要因について検討した結果.

1  x  1 0 ‑

⁷ 

‑1.8  x 

1O‑⁶

M

の 濃 度 の 鉛 (

1 1  

)イオンが

pH7.5‑

8 . 5

の領域で

100%

共沈することがわかった。なお鉛の 定量はポーラログラフ法によった。

文 献

1)米窪達雄，日本化学雑誌， 84， 502  (963) 

2)  T.  Yonekubo， Bull.  Chem.  Soc.  ]apan， 40， 2682  (967)  3) T.  Yonekubo， 福井大工研報， 15， 189 (1967) 

4) M.  H.  Kurbatov  et  a ，l. J.  Phys.  Chem. & Colloid  Chem.，  55.  1170 (951) 

5)  ].  D.  Kurbatov  et  a ，l. J.  Amer.  Chem.  Soc.， 67. 1923  0945 )