衛(wèi)浴陶瓷用鉀長石中鉀含量測定方法的選擇

區(qū)棋銘，梁敬端，張翠，易均隨

（廣東省江門市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所，廣東江門 529000）

衛(wèi)浴陶瓷用鉀長石中鉀含量測定方法的選擇

區(qū)棋銘，梁敬端，張翠，易均隨

（廣東省江門市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所，廣東江門 529000）

鉀長石在我國的資源分布較廣，是陶瓷、搪瓷、玻璃、鉀肥生產(chǎn)過程中廣泛使用的原料。在陶瓷制作中鉀長石作為主要的熔劑原料，在高溫下熔融后可以溶解部分石英和高嶺土的分解產(chǎn)物［1］。由于其等級和市場定價都受鉀含量的影響，因此鉀含量的準(zhǔn)確測定具有重要意義。

目前，較常用的鉀含量測定方法有四苯硼酸鈉沉淀法［2］、火焰原子吸收光譜法［3］和火焰原子發(fā)射光譜法［4］。由于各檢測方法在實際應(yīng)用中均存在一定的局限性和不確定因素，因此筆者對上述3種方法的測定結(jié)果進(jìn)行比較，并建立了完善的鉀長石檢測方案，以保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

原子吸收／發(fā)射光譜儀：Thermo M型，美國Thermo Electron Spectroscopy公司；

鉑金坩堝：30 mL；

四苯硼酸鈉溶液：15 g／L；

四苯硼酸鈉洗滌液：1.5 g／L；

氫氧化鈉溶液：40 g／L；

EDTA溶液：40 g／L；

酚酞乙醇溶液：5 g／L；

氯化銫溶液：10 g／L［5］，稱取 63 g氯化銫于200 mL燒杯中，加入鹽酸20 mL，溶解后移入500 mL容量瓶中，定容至刻度后搖勻；

鉀標(biāo)準(zhǔn)儲備液：1 000 mg／L，稱取在105～110℃下烘至恒重的基準(zhǔn)氯化鉀1.90 g，精確至0.000 2 g，放入100 mL燒杯中加水溶解后轉(zhuǎn)移至1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度后搖勻；

鉀標(biāo)準(zhǔn)使用液：10 mg／L，準(zhǔn)確吸取鉀標(biāo)準(zhǔn)儲備液10 mL，用去離子水定容至1 000 mL；

系列鉀標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：分別吸取0，1.0，2.0，4.0，8.0，12.0 mL鉀標(biāo)準(zhǔn)使用液，加入2 mL氯化銫溶液后定容至100 mL，得鉀標(biāo)準(zhǔn)工作溶液系列濃度為0，0.1，0.2，0.4，0.8，1.2 μg／mL ；

除另有規(guī)定外，實驗所用試劑均為分析純，水為去離子水。

1.2 儀器工作條件

分析波長：766.5 nm ；狹縫寬度：0.7 nm；火焰類型：Air-C2H2（貧燃）；燃燒器高度：7.0 mm；霧化器提升時間：4 s；背景校正：氘燈；燃器流量：7 L／min；燈電流：5 mA。

1.3 樣品前處理

稱取研磨成150 μm(100目)的均勻鉀長石試樣1 g，精確至0.000 1 g，于鉑金坩堝中，加入5 mL濃硝酸和2 mL氫氟酸［6］（兩種酸的用量可根據(jù)試樣的實際稱量進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整），在電爐上小火蒸發(fā)至干，冷卻后加入適量沸水并加熱煮沸10 min，過濾轉(zhuǎn)移至200 mL容量瓶中，冷卻后定容至刻度。

1.4 測試方法

（1）沉淀法

吸取20 mL樣品處理液于200 mL燒杯中加入EDTA溶液50 mL，加5滴酚酞溶液后滴加氫氧化鈉溶液至呈紅色再過量1 mL，加熱煮沸10 min。若紅色消失則用氫氧化鈉溶液調(diào)至紅色，冷卻后不斷攪拌加入四苯硼酸鈉溶液25 mL，靜置20 min后過濾于已在120℃恒重的4號玻璃砂芯漏斗中，用四苯硼酸鈉洗滌液和水洗滌各3次，放置于120℃鼓風(fēng)干燥箱中2 h，然后取出放入干燥器內(nèi)冷卻，稱重。鉀含量按式（1）計算[1]：

式中：X——試樣中鉀的含量，%；

m1——四苯硼酸鉀沉淀的質(zhì)量，g；

m0——試樣質(zhì)量，g；

0.109 4——四苯硼酸鉀質(zhì)量換算為鉀質(zhì)量的系數(shù)；

20——吸取樣品處理液的體積，mL；

200——試樣稀釋總體積，mL。

（2）原子吸收／發(fā)射光譜法

吸取10 mL樣品處理液，根據(jù)樣品中鉀含量定容至適當(dāng)?shù)臐舛炔⒋_保溶液中有相應(yīng)的氯化銫含量，上機(jī)測定。鉀含量按式（2）計算：

式中：X——試樣中鉀的含量，%；

c——測試液中鉀的質(zhì)量濃度，mg／L；

V——試樣稀釋總體積，mL；

m——試樣質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 氯化銫的作用

鉀是堿金屬，其電離電位低，在火焰中容易受到電離干擾，由于鉀長石中的化學(xué)成分鈉、鈣、鎂、硅等元素均對鉀的測定產(chǎn)生干擾，使其吸光度增大；而加入氯化銫電離緩沖液后，增加了自由電子濃度，使氯化銫在火焰中先電離，從而抑制了鉀元素的電離，起到抗干擾的作用［5］。

2.2 火焰類型的選擇

實驗室最常用的火焰類型有Air-C2H2和N2OC2H2。由于鉀是易電離元素，火焰溫度越高所產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)原子越多，導(dǎo)致測量越不穩(wěn)定。因Air-C2H2火焰溫度比N2O-C2H2的溫度低，且貧燃火焰的火焰溫度比化學(xué)計量火焰和富燃火焰溫度低，所以選擇 Air-C2H2貧燃火焰［7。

2.3 校正曲線的相關(guān)系數(shù)

分別用火焰原子吸收光譜法和火焰原子發(fā)射光譜法對6個不同濃度的鉀系列標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，以吸光度A對鉀的濃度c(μg／mL)進(jìn)行線性回歸，火焰原子吸收光譜法具有良好的線性，線性方程為A=0.596 5c+0.003 9，r2=0.999 8；火焰原子發(fā)射光譜法線性較差，線性方程為A=82.874c+11.14，r2=0.957 5。

2.4 3種方法的測定值和加標(biāo)回收率

用3種方法對鉀含量分別為10%，1%，0.1%的高、中、低濃度的3類樣品進(jìn)行測試，然后進(jìn)行加標(biāo)回收試驗。按1.3方法處理樣品并定容至100 mL，取20 mL作為樣品液，得到3類樣品液中鉀的量分別為50，5，0.5 mg。測定結(jié)果及回收率計算結(jié)果見表1。

表1 不同方法的測定值及加標(biāo)試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明，由于火焰原子發(fā)射光譜法受“自吸”、“自蝕”［7］和稀釋倍數(shù)的影響，回收率的波動最大；火焰原子吸收光譜法受稀釋倍數(shù)誤差的影響較大；四苯硼酸鈉沉淀法測定低含量鉀時誤差最大。

3 結(jié)論與建議

（1）沉淀法測定高、中含量的鉀時較準(zhǔn)確。當(dāng)鉀含量小于1%時檢測誤差較大，建議加大稱樣量或減小稀釋倍數(shù)，或者使用火焰原子吸收光譜法測定?；鹧嬖游展庾V法檢測含量小于1%的鉀時較準(zhǔn)確，但需注意稀釋倍數(shù)的準(zhǔn)確性，否則會造成檢測結(jié)果成百甚至上千倍的誤差?；鹧嬖影l(fā)射光譜法由于對火焰發(fā)射光源要求較高且存在許多不確定因素，建議使用僅有發(fā)射功能的光譜儀。

（2）由于每一種檢測方法和儀器均存在一定的局限性和適用范圍，因此工作中往往需要聯(lián)合使用兩三種方法或儀器，才會收到事半功倍的效果；就測鉀而言，火焰原子吸收光譜法檢測較快速、便捷，因此可先用火焰原子吸收光譜法只測定樣品液的吸光度，當(dāng)吸光度大于1.2時，改用四苯硼酸鈉沉淀法測定，這既能及時改變分析方法節(jié)省測試時間，又能保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

［1］姚衛(wèi)棠，韓效釗，胡波，等.論鉀長石的研究現(xiàn)狀和開發(fā)前景［J］.化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2002，24(3)： 151-156.

［2］GB／T 8574-2010 復(fù)混肥料中鉀含量的測定四苯硼酸鉀重量法［S］.

［3］NY 525-2011 有機(jī)肥料［S］.

［4］GB／T 4734-1996 陶瓷材料及制品化學(xué)分析方法［S］.

［5］GB／T 14640-2008 工業(yè)循環(huán)冷卻水中鉀含量的測定原子吸收光譜法［S］.

［6］閻軍，胡文.分析樣品制備［M］.北京：解放軍出版社，2003： 97.

［7］劉志廣.儀器分析［M］.2版.北京：高等教育出版社，2008： 186.

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1008-6145(2012)04-0096-02

10.3969／j.issn.1008-6145.2012.04.030

聯(lián)系人：區(qū)棋銘；E-mail： oqm1976@163.com

2012-04-27