原子吸收法測定電解質各組分的分析方法研究

石玉英，閆月娥，王益梅

(攀枝花鋼企欣宇化工有限公司，四川攀枝花 617000)

1 前言

鎂電解技術是海綿鈦生產過程中實現物料循環利用必不可少的重要環節，而電解質成分是影響電解效率的關鍵因素。因此，準確測定電解質混合物中各組分的含量對于合理調配電解質混合物的組成、提高電解效率有著重要的意義。目前檢測電解質中各組分元素大部分廠家都用化學滴定方法進行，此方法一方面滴定終點不容易判斷，另一方面需要時間較長(完成一個樣大約需要2小時)。為提高電解質組分的檢測精度及檢測效率，我們曾多次試驗用ICP對電解質組分進行檢測，但在試驗中發現電解質中Ca、Mg、Na三種元素由于其外層電子排布的影響，這三種元素非常易電離元素。尤其是鈉［1］，若用ICP來測量，結果不可避免的會偏低，因為ICP火焰溫度高，樣品一噴入火焰中，立即電離，即便加入電離抑制劑也作用不大，這時檢測器很容易漏檢，結果肯定偏低。若用原子吸收法測量，其采用空氣—乙炔火焰，溫度低，再加上有適量的SrCl2、CsCl做電離抑制劑，適當的調節酸度和波長選擇等一系列條件協調控制就能達到快速準確測定的目的。

2 試驗部分

2．1 試驗原理

將試液噴入火焰中，使鈣、鎂、鈉原子化，在火焰中形成的基態原子對特征譜線產生選擇性吸收，將測得的樣品的吸光度和校準溶液的吸光度進行比較，確定樣品中被檢測元素的濃度［2］。

2．2 試驗方法

取0.2000 g(精確到0.0001 g)的樣品放入一個100 ml的燒杯中，用30 ml的蒸餾水溶解，用定量濾紙過濾上述溶液，用蒸餾水清洗濾紙上的濾渣和燒杯壁幾次，并將濾液轉移到一個200 ml的容量瓶中，用純水定容并揺勻。從定容好的樣品溶液中取10 ml轉移到100 ml的容量瓶中，定容，用原子吸收測定。

3 結果與討論

3．1 儀器分析參數的設定

我們用北京普析通用有限責任公司生產的原子吸收光譜儀TAS－990 Super進行試驗，初步設定儀器的運行參數見表1。

表1 各檢測元素的分析條件及參數

3．2 待測元素的濃度范圍

按照生產工藝要求多極鎂電解槽運行最佳電解質組分為電解質中CaCl2、MgCl2、NaCl含量分別在 24.0% ～26.0%、15.5% ～18.5%、53.5% ～62.5%。

3．3 干擾元素的消除

干擾元素主要包括其它元素對待測元素的干擾及待測元素之間的干擾［3］。

3．3．1 背景干擾的消除

根據多極鎂電解槽生產工藝，我們知道電解質中存在0.2% ～0.3%的Al及微量硫酸鹽、硅酸鹽，在用原子吸收測定電解質中Ca、Mg含量時，Al及硫酸鹽、硅酸鹽的存在對Ca、Mg的測定有很大影響。這是由于Al及硫酸鹽、硅酸鹽形成穩定的鈣鹽而干擾鈣的測定，加入5.0 ml的1.0%SrCl2作為稀釋劑可以與Al及硫酸鹽、硅酸鹽形成更穩定的化合物，釋放出 Ca、Mg，從而消除干擾［4］。堿金屬鈉的電離電位小于6eV，在空氣—乙炔火焰中容易電離，導致吸光度降低，在分析溶液中加入2.0 ml的0.1%CsCl電離抑制劑，大大增加火焰中的自由電子濃度，使平衡向有利形成基態原子的方向移動，增大基態原子濃度。在試驗中我們分別用SrCl2溶液及CsCl溶液做稀釋劑及抑制劑跟不加稀釋劑及抑制劑進行對比，分別測量5次，具體情況見表2。

表2 水和SrCl2溶液定容對應檢測濃度

從表3可以看出，加入抑制劑后檢測數據明顯穩定，因此選用SrCl2溶液作為稀釋劑可以消除Al及硫酸鹽、硅酸鹽對鈣、鎂測定的干擾，加CsCl電離抑制劑可以消除背景對鈉離子檢測的干擾。

3．3．2 待測元素之間干擾的消除

分別對不同含量Na和Ca、Mg混合標準溶液及加入SrCl2后的標準溶液進行測定，考核電解質樣品中Ca、Mg、Na共存時各元素間的干擾及測定Ca、Mg時加入SrCl2對Na的測定的干擾，測定結果顯示，Ca、Mg、Na之間基本沒有干擾。但加入SrCl2后對Na的測定有影響，使Na的測定值偏低，因此進行電解質樣品分析時需配置Na和Ca、Mg兩套混合標準系列測定。

3．4 標準曲線和波長的選擇

按照生產工藝要求鎂電解電解質中CaCl2、MgCl2、NaCl含量分別在 24.0% ～26.0%、15.5% ～18.5%、53.5% ～62.5%，選擇合適的標準曲線的濃度梯度，對應的回歸方程及相關系數和標線見表3。

表3 電解質中各成分對應標準曲線的濃度梯度表

分析波長一般選擇靈敏度相對較高的主靈敏線，但從表3可以看出主靈敏線由于對應的吸收光強太強，背景干擾嚴重，導致標線不穩，因此選擇靈敏度相對較低的次靈敏線作為分析線較為合理，即Ca選393.313 nm、Na選330.237 nm、Mg選202.582 nm作為本方法的分析線。

3．5 驗證分析方法的精密度

對同一樣品進行10次平行試驗，求得相對標準偏差，計算變異系數，驗證該方法的精密度，具體數據見表4。

由表4數據表明，分析項目的相對標準偏差小于5%，證明該分析方法準確性高，精密度好。

3．6 回收率實驗

采用標準加入法測定各個方法的回收率［5］。在5個用該方法己測定的試樣溶液中，分別加入已知量的Ca、Na、Mg標樣，再用該方法進行測定。根據原含量、加入量和測定量計算回收率，結果見表5。由表5可知，該方法的回收率在96.1%～104.4%之間，回收率較好，表明所采用的分析方法準確有效。

表4 精密度實驗

表5 電解質中Ca、Na、Mg含量測定方法回收率實驗數據表

4 結論

原子吸收法測定鎂電解電解質組分的測定條件為:用5 ml的1.0%的SrCl2溶液作為稀釋劑，加2 ml的0.1%的CsCl電離抑制劑可以消除背景對檢測元素的干擾，測定波長分別為 Ca 393.313 nm、Na 330.237nm、Mg 202.582 nm，相對標準偏差CaCl2為1.11%、NaCl為0.45%、MgCl2為1.89%，加標回收率為96.1%～104.4%。該方法具有操作簡便、快速、測量范圍大、準確性高、精密度好等優點，可以滿足鎂電解電解質組分含量的測定要求。

［1］ 武漢大學．分析化學［M］．第3版．北京:高等教育出版社，1995．

［2］ 郭德濟．光譜分析法［M］．重慶:重慶大學出版社，1999．

［3］ 林世光．冶金化學分析［M］．北京:冶金工業出版社，1981．

［4］ 李樹信．原子吸收光譜分析中的干擾及消除方法［M］．北京:北京大學出版社，1987．

［5］ Zhang G Y，Wang Y H，Wang J J．Continuous determination of Cu，Cr，Co，Ni，Pb and Cd in geochemical exploration samples by HG-AAS［J］．Guangpuxue Yu Guangpu Fenxi，22(3):487-490．