電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法快速測定氫氧化鉀中微量碳酸根含量

高建欣

（湯淺（天津）實業(yè)有限公司，天津， 300387）

氫氧化鉀被廣泛應(yīng)用在鎳氫電池、燃料電池、堿性蓄電池等電源上作電解液，同時也用于電解制氫。此時對雜質(zhì)含量要求比較嚴格要，特別是對其中的碳酸根的含量更嚴格。過高的碳酸根，電解液的電阻將增大，容易結(jié)晶，堵塞極板，降低電池容量。目前對氫氧化鉀（鈉）中的碳酸根含量測定，普遍使用酸堿滴定法[1,2]。然而由于碳酸根含量比較低，用本法測定結(jié)果時的精密度和準確度都不理想,誤差比較大[3，4]。

化學蒸氣發(fā)生進樣技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在ICP-AES測定中[5，6]。尤其以氫化物進樣和二氧化碳進樣較為普遍。與常規(guī)的霧化進樣方法比較,化學蒸氣發(fā)生進樣有更高的效率,因而靈敏度和檢出限都很好。本研究使用了離線二氧化碳氣態(tài)發(fā)生原位再溶解方法，通過氣態(tài)進樣法測定了氫氧化鉀中的微量碳酸根。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀，型號Profile,雙鉑網(wǎng)霧化器和Scott霧室。

碳酸根標準溶液：1g/L,用基準碳酸鈉（105℃烘干2h）配制。鹽酸為分析純。所用實驗用水事先要在電爐上煮沸10 min以便驅(qū)走溶解的CO2。

1.2 儀器工作條件

等離子體線圈功率1.1kW，冷卻氣流量18L/min，輔助氣流量0.2 L/min，霧化器壓力25PSI，樣品溶液流量2mL/min，廢液流量3mL/min，碳測定波長247.86nm，使用軸向測光。

1.3 實驗原理

由于室溫下CO2在水中溶解度比較大（室溫下1L水可溶解1.45gCO2）[7]，當混合氫氧化鉀溶液與稀鹽酸時，生成CO2溶解在原水溶液中，當用ICPAES的蠕動泵單管抽取溶液到氣液分離室（霧化室）進行氣液分離后，二氧化碳將從溶液中分離被測定，此時由于采用氣態(tài)進樣，因而具有很高的靈敏度和較低的檢出限。

1.4 試驗程序

1.4.1 標準曲線

移取鹽酸（1+9）溶液4 mL于100 mL容量瓶中，用無CO2水稀釋至約80 mL，準確移取無機碳標準溶液于容量瓶中，水定容后輕輕搖勻。按儀器工作條件，在ICP-AES上測定碳的發(fā)射強度，以碳的發(fā)射強度對碳酸根（以碳計）質(zhì)量濃度繪制標準曲線。

1.4.2 樣品處理

稱取氫氧化鉀2.0000 g于100 mL聚四氟乙烯燒杯中,用30mL無二氧化碳水溶解,冷卻后轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中,緩慢加入鹽酸（1+9）50 mL，邊加邊輕輕混勻，冷卻后定容搖勻。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品溶液酸化時酸的用量

為了使2g氫氧化鉀的水溶液酸化后并使碳酸根全部轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸?，試驗選擇鹽酸（1+9）溶液加入量為50mL，結(jié)果表明：在該酸量的條件下，碳的發(fā)射強度達到最大值，增加酸的加入量，碳的發(fā)射強度沒有變化，故選擇鹽酸（1+9）溶液加入量為50mL。

2.2 霧化器壓力

試驗結(jié)果表明：霧化器壓力25psi下，碳的發(fā)射強度達到最大，因此試驗選用25psi的壓力來進行氣液分離。

2.3 干擾

當樣品溶液中存在有機碳時，理論上有機碳也將產(chǎn)生發(fā)射強度，但由于本試驗霧化器壓力比較低（25psi），故有機碳濃度在150 mg·L-1時也沒有發(fā)現(xiàn)被霧化產(chǎn)生干擾。另外，氫氧化鉀中不可能存在有機碳，因此本研究可以不考慮有機碳的干擾。

2.4 校正曲線

按試驗方法對無機碳標準溶液系列進行測定，碳的質(zhì)量濃度在400mg·L-1內(nèi)呈線性，校正曲線相關(guān)系數(shù)0.9993；重復測定10次空白溶液，以3σ計算檢出限，獲得檢出限為0.043 mg·L-1;重復測定10次質(zhì)量濃度為10 mg·L-1碳標準溶液獲得相對標準偏差是1.45%。

2.5 樣品結(jié)果

按試驗方法分別測定了3個氫氧化鉀樣品中碳酸根含量，并與滴定法結(jié)果進行對比，結(jié)果見表1。由表1可知：本法測定結(jié)果與滴定測定結(jié)果相符。

表1 氫氧化鉀中碳酸鹽測定結(jié)果（n=5）

參數(shù)文獻：

［1］H G/T 3688—2000高品質(zhì)片狀氫氧化鉀行業(yè)標準[S].

［2］王爾賢.評《高品質(zhì)片狀氫氧化鉀》行業(yè)標準[J].電池工業(yè),2004,9(1):45-48.

［3］閻俊英.返滴定法確定混合堿第一計量點的探討[J].商丘師范學院學報,2001，17(6)：85-87.

［4］張啟偉.混合堿滴定分析中指示劑的選擇[J].浙江師大學報自然科學版,1996，19(1)：89-91.

［5］辛仁軒著.等離子體發(fā)射光譜分析[M].北京：化學工業(yè)出版社,2005:377-386.

［6］Dedina J., Tsalev D. Hydride Generation Atomic Absorption Spectrometry[M].John Wiley&Sons,New York:1995:526-538.

［7］北京師范大學,華中師范大學,南京師范大學.無機化學[M]北京:高等教育出版社,1992：576-577.