卫浴陶瓷用钾长石中钾含量测定方法的选择

区棋铭，梁敬端，张翠，易均随

（广东省江门市质量计量监督检测所，广东江门 529000）

卫浴陶瓷用钾长石中钾含量测定方法的选择

区棋铭，梁敬端，张翠，易均随

（广东省江门市质量计量监督检测所，广东江门 529000）

钾长石在我国的资源分布较广，是陶瓷、搪瓷、玻璃、钾肥生产过程中广泛使用的原料。在陶瓷制作中钾长石作为主要的熔剂原料，在高温下熔融后可以溶解部分石英和高岭土的分解产物［1］。由于其等级和市场定价都受钾含量的影响，因此钾含量的准确测定具有重要意义。

目前，较常用的钾含量测定方法有四苯硼酸钠沉淀法［2］、火焰原子吸收光谱法［3］和火焰原子发射光谱法［4］。由于各检测方法在实际应用中均存在一定的局限性和不确定因素，因此笔者对上述3种方法的测定结果进行比较，并建立了完善的钾长石检测方案，以保证检测结果的准确、可靠。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

原子吸收／发射光谱仪：Thermo M型，美国Thermo Electron Spectroscopy公司；

铂金坩埚：30 mL；

四苯硼酸钠溶液：15 g／L；

四苯硼酸钠洗涤液：1.5 g／L；

氢氧化钠溶液：40 g／L；

EDTA溶液：40 g／L；

酚酞乙醇溶液：5 g／L；

氯化铯溶液：10 g／L［5］，称取 63 g氯化铯于200 mL烧杯中，加入盐酸20 mL，溶解后移入500 mL容量瓶中，定容至刻度后摇匀；

钾标准储备液：1 000 mg／L，称取在105～110℃下烘至恒重的基准氯化钾1.90 g，精确至0.000 2 g，放入100 mL烧杯中加水溶解后转移至1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度后摇匀；

钾标准使用液：10 mg／L，准确吸取钾标准储备液10 mL，用去离子水定容至1 000 mL；

系列钾标准工作溶液：分别吸取0，1.0，2.0，4.0，8.0，12.0 mL钾标准使用液，加入2 mL氯化铯溶液后定容至100 mL，得钾标准工作溶液系列浓度为0，0.1，0.2，0.4，0.8，1.2 μg／mL ；

除另有规定外，实验所用试剂均为分析纯，水为去离子水。

1.2 仪器工作条件

分析波长：766.5 nm ；狭缝宽度：0.7 nm；火焰类型：Air-C2H2（贫燃）；燃烧器高度：7.0 mm；雾化器提升时间：4 s；背景校正：氘灯；燃器流量：7 L／min；灯电流：5 mA。

1.3 样品前处理

称取研磨成150 μm(100目)的均匀钾长石试样1 g，精确至0.000 1 g，于铂金坩埚中，加入5 mL浓硝酸和2 mL氢氟酸［6］（两种酸的用量可根据试样的实际称量进行相应调整），在电炉上小火蒸发至干，冷却后加入适量沸水并加热煮沸10 min，过滤转移至200 mL容量瓶中，冷却后定容至刻度。

1.4 测试方法

（1）沉淀法

吸取20 mL样品处理液于200 mL烧杯中加入EDTA溶液50 mL，加5滴酚酞溶液后滴加氢氧化钠溶液至呈红色再过量1 mL，加热煮沸10 min。若红色消失则用氢氧化钠溶液调至红色，冷却后不断搅拌加入四苯硼酸钠溶液25 mL，静置20 min后过滤于已在120℃恒重的4号玻璃砂芯漏斗中，用四苯硼酸钠洗涤液和水洗涤各3次，放置于120℃鼓风干燥箱中2 h，然后取出放入干燥器内冷却，称重。钾含量按式（1）计算[1]：

式中：X——试样中钾的含量，%；

m1——四苯硼酸钾沉淀的质量，g；

m0——试样质量，g；

0.109 4——四苯硼酸钾质量换算为钾质量的系数；

20——吸取样品处理液的体积，mL；

200——试样稀释总体积，mL。

（2）原子吸收／发射光谱法

吸取10 mL样品处理液，根据样品中钾含量定容至适当的浓度并确保溶液中有相应的氯化铯含量，上机测定。钾含量按式（2）计算：

式中：X——试样中钾的含量，%；

c——测试液中钾的质量浓度，mg／L；

V——试样稀释总体积，mL；

m——试样质量，g。

2 结果与讨论

2.1 氯化铯的作用

钾是碱金属，其电离电位低，在火焰中容易受到电离干扰，由于钾长石中的化学成分钠、钙、镁、硅等元素均对钾的测定产生干扰，使其吸光度增大；而加入氯化铯电离缓冲液后，增加了自由电子浓度，使氯化铯在火焰中先电离，从而抑制了钾元素的电离，起到抗干扰的作用［5］。

2.2 火焰类型的选择

实验室最常用的火焰类型有Air-C2H2和N2OC2H2。由于钾是易电离元素，火焰温度越高所产生的激发态原子越多，导致测量越不稳定。因Air-C2H2火焰温度比N2O-C2H2的温度低，且贫燃火焰的火焰温度比化学计量火焰和富燃火焰温度低，所以选择 Air-C2H2贫燃火焰［7。

2.3 校正曲线的相关系数

分别用火焰原子吸收光谱法和火焰原子发射光谱法对6个不同浓度的钾系列标准溶液进行测定，以吸光度A对钾的浓度c(μg／mL)进行线性回归，火焰原子吸收光谱法具有良好的线性，线性方程为A=0.596 5c+0.003 9，r2=0.999 8；火焰原子发射光谱法线性较差，线性方程为A=82.874c+11.14，r2=0.957 5。

2.4 3种方法的测定值和加标回收率

用3种方法对钾含量分别为10%，1%，0.1%的高、中、低浓度的3类样品进行测试，然后进行加标回收试验。按1.3方法处理样品并定容至100 mL，取20 mL作为样品液，得到3类样品液中钾的量分别为50，5，0.5 mg。测定结果及回收率计算结果见表1。

表1 不同方法的测定值及加标试验结果

试验结果表明，由于火焰原子发射光谱法受“自吸”、“自蚀”［7］和稀释倍数的影响，回收率的波动最大；火焰原子吸收光谱法受稀释倍数误差的影响较大；四苯硼酸钠沉淀法测定低含量钾时误差最大。

3 结论与建议

（1）沉淀法测定高、中含量的钾时较准确。当钾含量小于1%时检测误差较大，建议加大称样量或减小稀释倍数，或者使用火焰原子吸收光谱法测定。火焰原子吸收光谱法检测含量小于1%的钾时较准确，但需注意稀释倍数的准确性，否则会造成检测结果成百甚至上千倍的误差。火焰原子发射光谱法由于对火焰发射光源要求较高且存在许多不确定因素，建议使用仅有发射功能的光谱仪。

（2）由于每一种检测方法和仪器均存在一定的局限性和适用范围，因此工作中往往需要联合使用两三种方法或仪器，才会收到事半功倍的效果；就测钾而言，火焰原子吸收光谱法检测较快速、便捷，因此可先用火焰原子吸收光谱法只测定样品液的吸光度，当吸光度大于1.2时，改用四苯硼酸钠沉淀法测定，这既能及时改变分析方法节省测试时间，又能保证检测结果的准确性。

［1］姚卫棠，韩效钊，胡波，等.论钾长石的研究现状和开发前景［J］.化工矿产地质，2002，24(3)： 151-156.

［2］GB／T 8574-2010 复混肥料中钾含量的测定四苯硼酸钾重量法［S］.

［3］NY 525-2011 有机肥料［S］.

［4］GB／T 4734-1996 陶瓷材料及制品化学分析方法［S］.

［5］GB／T 14640-2008 工业循环冷却水中钾含量的测定原子吸收光谱法［S］.

［6］阎军，胡文.分析样品制备［M］.北京：解放军出版社，2003： 97.

［7］刘志广.仪器分析［M］.2版.北京：高等教育出版社，2008： 186.

O655

A

1008-6145(2012)04-0096-02

10.3969／j.issn.1008-6145.2012.04.030

联系人：区棋铭；E-mail： oqm1976@163.com

2012-04-27