火焰原子吸收法測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定富氮合金中微量鉀含量的方法，對儀器工作條件進行了優化。鉀濃度在0.02～8 mg/ml內成線性關系，相關系數為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，加標回收率為97.5%～100.8%，相對標準偏差小于2%，結果滿意。

關鍵詞：火焰原子吸收光譜法 富氮合金 鉀

中圖分類號：O6-3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（a）-0080-01

富氮合金是一種混合型氮化合金添加劑，在煉鋼生產中加入一定量的富氮合金，不但能有效提高鋼材的強度、韌性等機械性能，同時能有效降低噸鋼生產成本。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，它易在高爐中循環和富集，最終可導致爐襯和爐底遭到損壞，嚴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，對高爐有很好的保護作用。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定方法還未見報道，本文用火焰原子吸收分光光度法測定富氮合金中微量的鉀，該法具有簡便、快速、準確等優點。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

原子吸收分光光度計：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（美國培安科技公司）。

鉀標準溶液：稱取0.1907 g氯化鉀（預先在400 ℃～500 ℃灼燒至恒量，冷卻至室溫后稱量），溶于水，并定量轉移入100 ml容量瓶中，稀釋至刻度。此溶液為1.0 mg/ml標準貯備液。臨用前，用水稀釋成25.0 μg/ml鉀標準溶液。氫氟酸、硝酸（優級純）；實驗用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

原子吸收光譜儀工作條件為波長：766.5 nm；燈電流：5 mA；狹縫寬度：0.4 nm；燃氣流量：1.0 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，消解系統工作條件為：（1）微波功率600 W，目標溫度80 ℃，升溫2 min，停留2 min；（2）微波功率800 W，目標溫度120 ℃，升溫3 min，停留2 min；（3）微波功率800 W，目標溫度180 ℃，升溫3 min，停留5 min。

1.3 實驗方法

稱取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，按照程序升溫進行消解，消解完畢后取出罐體，冷卻至室溫，將消解液轉移至小燒杯中低溫加熱蒸至近干，取下加水溶解鹽類，過濾殘渣，濾液收集于250 ml容量瓶中，稀釋至刻度搖勻，將儀器調節為最佳工作條件，在波長766.5 nm處測定溶液的吸光度，按照公式（1）計算樣品中鉀的含量。

（1）

式中：為樣品中鉀的質量百分比；

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 結果與討論

2.1 消解試劑及用量的選擇

試驗考察了鹽酸+硝酸、鹽酸+氫氟酸和硝酸+氫氟酸為消解試劑時對消解效果的影響。結果表明：當以硝酸+氫氟酸進行消解時效果最好，同時進一步試驗了消解試劑用量的影響，當選擇硝酸為8 ml，氫氟酸為2 ml時，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定性和銳線光的輸出強度。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進行測試，結果表明，當燈電流大于5 mA時，吸光度隨燈電流的增加而減小，這是由于燈電流較大時輻射的銳線光譜帶產生熱變寬和碰撞變寬，燈內自吸收增大，使輻射銳線光的強度下降，背景增大，靈敏度下降。另外燈電流太高還會加快燈內惰性氣體的消耗，縮短燈的使用壽命。但是燈電流不能太小，否則信噪比穩定性較差；因此，綜合考慮，本實驗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，分別試驗了0.2 nm、0.4 nm、0.8 nm、1.2 nm、1.6 nm的狹縫寬度對測定結果的影響，結果表明，當狹縫寬度為0.4 nm時，測得的吸光度值最大，大于0.4 nm時吸光度逐漸下降，這可能是由于狹縫的增加，導致一些干擾譜線同時也通過了光譜通帶，降低了對特征譜線的吸收；小于0.4 nm時，特征譜線未完全通過，導致測定的吸光度值也較小，因此本實驗選擇的狹縫寬度為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，分別試驗了0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6 L/min乙炔流量對測定結果的影響，結果表明，當乙炔流量小于0.6 L/min時，測定的時候會熄火；當乙炔流量為1.0 L/min 時，吸光度最大，此時火焰為穩定的貧燃性火焰，有利于鉀的原子化。因此實驗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的鉀標準溶液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調節至最佳操作條件，在766.5 nm波長下分別測定標準系列的吸光度，并繪制標準曲線，曲線的回歸方程為：Y=0.3001X-0.0005，鉀濃度在0.02～8.0 mg/ml內成線性關系，相關系數r=0.9993，以空白的3倍標準偏差除以曲線的斜率得到最低檢出限為0.006 mg/ml。

2.6 樣品分析結果

按照實驗方法，將儀器調至最佳工作條件，對富氮合金中微量鉀進行了測定，同時做加標回收實驗，樣品的加標回收率為97.5%～100.8%，相對標準偏差小于2%，結果比較滿意。

參考文獻

[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定鉀含量的不確定度[J].云南地質，2013.

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