復(fù)混肥中氧化鉀含量分析方法技術(shù)研究

龍獻(xiàn)海，劉文洪，朱正紅

（中國(guó)石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

氧化鉀是復(fù)混肥中單一養(yǎng)份的重要控制指標(biāo)，它的快速、準(zhǔn)確分析關(guān)系到工藝操作依據(jù)分析數(shù)據(jù)及時(shí)、合理調(diào)整原料配比，生產(chǎn)合格產(chǎn)品，避免原料浪費(fèi)和生產(chǎn)成本的增加。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中四苯基合硼酸鉀重量法測(cè)定氧化鉀含量，準(zhǔn)確度雖高，但操作繁瑣，費(fèi)時(shí)冗長(zhǎng)，單樣分析需4.5 h。對(duì)于生產(chǎn)中間控制來說，4.5 h后的數(shù)據(jù)嚴(yán)重滯后，不能有效指導(dǎo)工藝調(diào)整。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，合理控制稱樣量、以火焰光度法測(cè)定復(fù)混肥中氧化鉀含量35～40 min即可完成，測(cè)定準(zhǔn)確度、精密度均較好，完全滿足工藝生產(chǎn)中間控制所需。

1 實(shí)驗(yàn)原理

火焰光度法是原子發(fā)射光譜法的一種，以火焰作為激發(fā)源，鉀元素在火焰的激發(fā)下發(fā)出特征光譜，以光電系統(tǒng)測(cè)量其特征譜線的光譜強(qiáng)度，與標(biāo)準(zhǔn)溶液的光譜強(qiáng)度對(duì)比，即可測(cè)得鉀含量。

2 儀器與試劑

FP640型火焰光度計(jì)；空氣壓縮機(jī)。

KCl標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取于120℃烘干后的氯化鉀0.931 9 g，溶于1 L容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。此溶液KCl濃度為1.25×10-2mol/L。

KCl工作溶液：取上述溶液20 mL置于500 mL容量瓶中，定容。此溶液濃度為5.0×10-4mol/L。

3 測(cè)定步驟

稱取2.000 0 g復(fù)混肥粉碎樣品于250 mL燒杯中，加水至150 mL，于電爐上加熱至沸騰并保持5 min，取下冷卻，定容于250 mL容量瓶中。干過濾，棄去最初50 mL濾液，吸取10 mL濾液于另一250 mL容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。

打開火焰光度計(jì)，調(diào)整燃?xì)馀c空氣比例至火焰穩(wěn)定后，用蒸餾水進(jìn)樣調(diào)零，再用5.0×10-4mol/L KCl工作液進(jìn)樣調(diào)滿度，反復(fù)數(shù)次，直至零點(diǎn)與滿度指示穩(wěn)定后，以待測(cè)樣品進(jìn)樣，記下讀數(shù)，換上蒸餾水清洗霧化室，關(guān)閉電源。

結(jié)果計(jì)算：

式中：C標(biāo)-KCl工作溶液濃度 5.0×10-4mol/L；MK2OK2O 摩爾質(zhì)量，94；V-稀釋樣品體積，0.25 L；A標(biāo)-KCl工作液的光譜強(qiáng)度，50；A樣-試樣光譜強(qiáng)度；m-試樣質(zhì)量，g。

4 結(jié)果與討論

4.1 氧化鉀含量為6%時(shí)，火焰光度法與重量法的測(cè)定值（見表1）

將10 mL樣品濾液改為吸取5 mL濾液，測(cè)定值（見表2）。

將樣品2.0 g改為稱取1.5 g，測(cè)定值（見表3）。

三組對(duì)比數(shù)據(jù)表明：光譜強(qiáng)度越接近滿度值，測(cè)定值與重量法就越接近；光譜強(qiáng)度與滿度值的負(fù)偏差變大，測(cè)定值略高于重量法。

4.2 氧化鉀含量為15%時(shí)，火焰光度法與重量法測(cè)定值（見表4）

將10 mL樣品濾液改為吸取5 mL濾液，測(cè)定值（見表5）。

將2.0 g改稱取1.5 g，10 mL濾液取5 mL濾液，測(cè)定結(jié)果（見表6）

三組對(duì)比數(shù)據(jù)表明：光譜強(qiáng)度高于滿度值時(shí)，測(cè)定值會(huì)低于重量法；光譜強(qiáng)度與滿度值的正偏差越大，與重量法的負(fù)偏差就越大。

4.3 復(fù)混肥中7%＜K2O%≤9%時(shí)，稱樣量分別為2.0 g、1.5 g，火焰光度法與重量法測(cè)定結(jié)果（見表7）

三組對(duì)比數(shù)據(jù)表明：光譜強(qiáng)度與滿度值的正偏差不太大時(shí)，測(cè)定值與重量法的偏差也不太大，在一定范圍內(nèi)幾乎沒有偏差。

5 結(jié)論

綜合上述分析數(shù)據(jù)，根據(jù)曲線回歸方程，可以得知：光譜強(qiáng)度越接近滿度時(shí)，測(cè)定值越趨近于真值，在滿度范圍外，光譜強(qiáng)度與濃度的線性關(guān)系變差，測(cè)定值與真實(shí)值之間發(fā)生較大偏差。考慮稱樣量、濾液吸取量與計(jì)算公式三者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為佐證，驗(yàn)證了火焰光度法的可靠性：光譜強(qiáng)度控制在30～50，測(cè)定數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度較高，最大光譜強(qiáng)度不能超過52。根據(jù)氧化鉀含量的不同，可選擇適宜的稱樣量、取液量組合進(jìn)行測(cè)定，以保證測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確。具體稱樣量、取液量、計(jì)算公式（見表8）。

表1 火焰光度法與重量法的測(cè)定結(jié)果對(duì)比

表2 改變?nèi)芤喝恿亢蠡鹧婀舛确ǖ臏y(cè)定數(shù)據(jù)

表3 改變稱樣量后火焰光度法的測(cè)定數(shù)據(jù)

表4 火焰光度法與重量法的測(cè)定結(jié)果對(duì)比

表5 改變?nèi)芤喝恿亢蠡鹧婀舛确ǖ臏y(cè)定數(shù)據(jù)

表6 改變稱樣量后火焰光度法的測(cè)定數(shù)據(jù)

表7 不同稱樣量火焰光度法與重量法的測(cè)定結(jié)果

表8 稱樣量、濾液吸取體積與計(jì)算公式的關(guān)系

6 效果驗(yàn)證

依據(jù)本文闡明的操作方法，選擇氧化鉀理論含量為6%、7%、9%、15%等4種具有代表性的樣品，分析方法改進(jìn)前后測(cè)量數(shù)據(jù)（見表9）。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)四苯基合硼酸鉀重量法測(cè)定氧化鉀含量規(guī)定，平行測(cè)定和不同實(shí)驗(yàn)室測(cè)定結(jié)果的允許差應(yīng)符合表10的規(guī)定。結(jié)合寧夏石化公司復(fù)合肥生產(chǎn)實(shí)際，以節(jié)約生產(chǎn)成本為出發(fā)點(diǎn)，確定測(cè)量復(fù)混肥中氧化鉀含量時(shí)，火焰光度法與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)重量法測(cè)定值允許絕對(duì)誤差為0.30%。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，改進(jìn)后的火焰光度法與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)重量法測(cè)定值的相對(duì)誤差不超過1.0%。以公司現(xiàn)有復(fù)混肥品種中最高氧化鉀含量15%換算，絕對(duì)誤差低于0.15%，完全滿足工藝生產(chǎn)控制所需。

表9 分析方法改進(jìn)前后的測(cè)定數(shù)據(jù)對(duì)比

表10 重量法測(cè)定復(fù)混肥中氧化鉀含量的允許差

7 結(jié)語

采用火焰光度法測(cè)定復(fù)混肥中氧化鉀含量，方法簡(jiǎn)便、快速，準(zhǔn)確度和精密度較高，測(cè)定結(jié)果與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)重量法吻合良好。此法應(yīng)用于生產(chǎn)中間控制分析，可及時(shí)、準(zhǔn)確地反映生產(chǎn)工況，為優(yōu)化工藝操作提供數(shù)據(jù)支持。

［1］郭德濟(jì)主編.光譜分析法［M］.重慶大學(xué)出版社，1994.

［2］華中師范學(xué)院，東北師范大學(xué)，陜西師范大學(xué)，編.分析化學(xué)［M］.北京：人民教育出版社，2012.

［3］朱明華編.儀器分析［M］.北京：高等教育出版社，2008.