火焰原子吸收法測(cè)定富氮合金中鉀含量

張家相 張東升 徐剛 賈云

摘 要：研究了火焰原子吸收分光光度法測(cè)定富氮合金中微量鉀含量的方法，對(duì)儀器工作條件進(jìn)行了優(yōu)化。鉀濃度在0.02～8 mg/ml內(nèi)成線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為r=0.9993，檢出限為0.006 mg/ml。將該法用于富氮合金中微量鋅含量的檢測(cè)，加標(biāo)回收率為97.5%～100.8%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2%，結(jié)果滿意。

關(guān)鍵詞：火焰原子吸收光譜法 富氮合金 鉀

中圖分類(lèi)號(hào)：O6-3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）07（a）-0080-01

富氮合金是一種混合型氮化合金添加劑，在煉鋼生產(chǎn)中加入一定量的富氮合金，不但能有效提高鋼材的強(qiáng)度、韌性等機(jī)械性能，同時(shí)能有效降低噸鋼生產(chǎn)成本。但是，由于鉀是高爐有害元素，如果富氮合金中含有微量元素鉀，它易在高爐中循環(huán)和富集，最終可導(dǎo)致?tīng)t襯和爐底遭到損壞，嚴(yán)重影響高爐的順行和縮短高爐壽命。因此，有效控制富氮合金中高爐的有害元素鉀的含量，對(duì)高爐有很好的保護(hù)作用。目前，微量鉀的分析方法主要有：原子吸收光譜法[2]、電化學(xué)分析法、離子色譜法[4]和分光光度法等。但是富氮合金中微量鉀的測(cè)定方法還未見(jiàn)報(bào)道，本文用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定富氮合金中微量的鉀，該法具有簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

原子吸收分光光度計(jì)：AA-7020型，北京東西分析儀器有限公司；鉀空心陰極燈：KY-I型，北京東西分析儀器有限公司；CEM MARS高通量密閉微波消解系統(tǒng)（美國(guó)培安科技公司）。

鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱(chēng)取0.1907 g氯化鉀（預(yù)先在400 ℃～500 ℃灼燒至恒量，冷卻至室溫后稱(chēng)量），溶于水，并定量轉(zhuǎn)移入100 ml容量瓶中，稀釋至刻度。此溶液為1.0 mg/ml標(biāo)準(zhǔn)貯備液。臨用前，用水稀釋成25.0 μg/ml鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液。氫氟酸、硝酸（優(yōu)級(jí)純）；實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

原子吸收光譜儀工作條件為波長(zhǎng)：766.5 nm；燈電流：5 mA；狹縫寬度：0.4 nm；燃?xì)饬髁浚?.0 L/min；燃燒器高度：8.0 mm。微波消解采用溫度主控、程序升溫的方法，消解系統(tǒng)工作條件為：（1）微波功率600 W，目標(biāo)溫度80 ℃，升溫2 min，停留2 min；（2）微波功率800 W，目標(biāo)溫度120 ℃，升溫3 min，停留2 min；（3）微波功率800 W，目標(biāo)溫度180 ℃，升溫3 min，停留5 min。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱(chēng)取0.15 g富氮合金于微波消解罐中，加入8.0 ml濃硝酸，2.0 ml氫氟酸，按照程序升溫進(jìn)行消解，消解完畢后取出罐體，冷卻至室溫，將消解液轉(zhuǎn)移至小燒杯中低溫加熱蒸至近干，取下加水溶解鹽類(lèi)，過(guò)濾殘?jiān)?，濾液收集于250 ml容量瓶中，稀釋至刻度搖勻，將儀器調(diào)節(jié)為最佳工作條件，在波長(zhǎng)766.5 nm處測(cè)定溶液的吸光度，按照公式（1）計(jì)算樣品中鉀的含量。

（1）

式中：為樣品中鉀的質(zhì)量百分比；

m為樣品的重量，g；

C為從工作曲線上差得鉀的濃度，mg/ml；

V為試液的體積，ml。

2 結(jié)果與討論

2.1 消解試劑及用量的選擇

試驗(yàn)考察了鹽酸+硝酸、鹽酸+氫氟酸和硝酸+氫氟酸為消解試劑時(shí)對(duì)消解效果的影響。結(jié)果表明：當(dāng)以硝酸+氫氟酸進(jìn)行消解時(shí)效果最好，同時(shí)進(jìn)一步試驗(yàn)了消解試劑用量的影響，當(dāng)選擇硝酸為8 ml，氫氟酸為2 ml時(shí)，試樣消解比較徹底。

2.2 燈電流的影響

燈電流的大小直接影響燈放電的穩(wěn)定性和銳線光的輸出強(qiáng)度。在其他條件不變的情況下，燈電流從2.0 mA逐漸增加到9.0 mA進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，當(dāng)燈電流大于5 mA時(shí)，吸光度隨燈電流的增加而減小，這是由于燈電流較大時(shí)輻射的銳線光譜帶產(chǎn)生熱變寬和碰撞變寬，燈內(nèi)自吸收增大，使輻射銳線光的強(qiáng)度下降，背景增大，靈敏度下降。另外燈電流太高還會(huì)加快燈內(nèi)惰性氣體的消耗，縮短燈的使用壽命。但是燈電流不能太小，否則信噪比穩(wěn)定性較差；因此，綜合考慮，本實(shí)驗(yàn)選擇最佳燈電流為燈電流5 mA。

2.3 狹縫寬度的選擇

在其他條件不變的情況下，分別試驗(yàn)了0.2 nm、0.4 nm、0.8 nm、1.2 nm、1.6 nm的狹縫寬度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，結(jié)果表明，當(dāng)狹縫寬度為0.4 nm時(shí)，測(cè)得的吸光度值最大，大于0.4 nm時(shí)吸光度逐漸下降，這可能是由于狹縫的增加，導(dǎo)致一些干擾譜線同時(shí)也通過(guò)了光譜通帶，降低了對(duì)特征譜線的吸收；小于0.4 nm時(shí)，特征譜線未完全通過(guò)，導(dǎo)致測(cè)定的吸光度值也較小，因此本實(shí)驗(yàn)選擇的狹縫寬度為0.4 nm。

2.4 空氣流量和乙炔流量

在其它條件不變的情況下，固定空氣流量為7.0 L/min，分別試驗(yàn)了0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6 L/min乙炔流量對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，結(jié)果表明，當(dāng)乙炔流量小于0.6 L/min時(shí)，測(cè)定的時(shí)候會(huì)熄火；當(dāng)乙炔流量為1.0 L/min 時(shí)，吸光度最大，此時(shí)火焰為穩(wěn)定的貧燃性火焰，有利于鉀的原子化。因此實(shí)驗(yàn)選擇空氣流量和乙炔流量分別為7.0 L/min和1.0 L/min。

2.5 工作曲線和最低檢出限

于6支25 ml比色管中分別加入25 μg/ml的鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0、0.50、1.00、1.50、2.00、 2.50 ml，用水稀釋至刻度。將原子吸收分光光度計(jì)調(diào)節(jié)至最佳操作條件，在766.5 nm波長(zhǎng)下分別測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列的吸光度，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，曲線的回歸方程為：Y=0.3001X-0.0005，鉀濃度在0.02～8.0 mg/ml內(nèi)成線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r=0.9993，以空白的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差除以曲線的斜率得到最低檢出限為0.006 mg/ml。

2.6 樣品分析結(jié)果

按照實(shí)驗(yàn)方法，將儀器調(diào)至最佳工作條件，對(duì)富氮合金中微量鉀進(jìn)行了測(cè)定，同時(shí)做加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，樣品的加標(biāo)回收率為97.5%～100.8%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2%，結(jié)果比較滿意。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊金福，王霞，張英才，等.高爐中有害元素的平衡分析及其脫除[J].中國(guó)冶金，2007.

[2] 張代云，宋江偉，黎紅波，等.火焰原子吸收分光光度法測(cè)定鉀含量的不確定度[J].云南地質(zhì)，2013.

[3] 王興恩，盧燕，丁衛(wèi)，等.用離子選擇電極法測(cè)定鉀和鈉[J].水泥工程，2012.