多孔硝酸銨中添加劑含量的測定方法改進研究

付生錄，張曉芳

(山西中煤平朔能源化工有限公司，山西 朔州 036800)

引 言

山西中煤平朔能源化工有限公司建設一套30萬t/a的合成氨裝置、兩套18萬t/a的硝酸裝置和兩套20萬t/a的硝銨裝置。硝銨裝置工藝技術采用國際上較先進的原法國KALTENBACH-THOQING公司工藝，由化學工業第二設計院設計。

多孔硝酸銨中添加劑含量是關系到多孔硝酸銨爆破性能的關鍵指標。目前，通常使用的檢測方法是分光光度法，由于該方法需要先測定出多孔硝酸銨中水分，從而影響多孔硝酸銨的稱取質量，多孔硝酸銨的吸光度比較大，最終會導致添加劑誤差較大，所以需要改進方法，減少分析步驟，減少誤差因素，縮小誤差，從而創新出原子吸收法。原子吸收法與分光光度法相比具有操作簡單、分析速度快、試劑和樣品消耗小、便于自動化的優勢，大大節約了時間和人力，并且誤差大大減小。本文就使用原子吸收儀測定多孔硝酸銨中添加劑含量進行研究和探討[1]。

1 實驗部分

1.1 火焰原子吸收法測定

1.1.1 儀器

1) 分析天平：MS204S，瑞士梅特勒-托利多集團。

2) 原子吸收：AAnalyst400，美國珀金埃爾默公司。原子吸收光譜儀工作參數見表1。

表1 火焰原子吸收光譜儀工作參數

1.1.2 標準物質和主要試劑

1) KT添加劑

型號：SK FERA EXP，西班牙花王；組成：陰離子表面活性劑復配體；外觀：棕色粉末；氣味：無味；揮發性：3%～5%；水溶性：可溶于水；密度：0.50 g/cm3；pH值：6.5～8.5(10%水溶液,20 ℃)。

2) KT添加劑標準溶液

稱取0.050 0 g KT添加劑(干料，稱準至0.000 2 g)，加水溶解后，移入1 000 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，充分混勻，此溶液每毫升含KT添加劑0.050 0 mg。

3) 超純水，電阻率≥18 MΩ·cm。

1.1.3 原理

多孔硝酸銨中添加劑屬于陰離子表面活性復配劑，可溶于水，其成分中含有鈉元素，所以通過原子吸收檢測鈉元素來對添加劑定量[2]。

1.1.4 實驗步驟

1) 由添加劑標準儲備液配制標準工作液，定容了100 mL塑料容量瓶，見表2。

表2 添加劑標準工作液

2) 啟動火焰原子吸收儀，按照表1工作條件測定鈉元素的吸光度值，以質量濃度為橫坐標，吸光度值為縱坐標，繪制標準曲線，見第38頁圖1。

3) 取1 g多孔硝酸銨顆粒溶解后定容到100 mL容量瓶中，測定樣品溶液。

圖1 原子吸收法測定添加劑含量的標準曲線

1.2 分光光度計法測定

1.2.1 適用范圍

不含有填料或無機包裹劑的多孔硝酸銨。

1.2.2 原理

利用KT添加劑在270 nm處有明顯的吸收，從而測定其含量。

1.2.3 試劑與溶液

1) 硝酸銨，分析純。

2) 20 g/L硝銨溶液：稱取20.00 g硝酸銨(分析純)于燒杯中，加適量水溶解，稀釋定容到1 000 mL 容量瓶中。

3) KT添加劑標準溶液

稱取0.050 0 g KT添加劑(干料，稱準至0.000 2 g)，加水溶解后，移入1 000 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，充分混勻，此溶液每毫升含KT添加劑0.050 0 mg。

1.2.4 儀器

分析天平：MS204S，瑞士梅特勒-托利多集團；雙光束紫外/可見分光光度計，UV-2601，北京北分瑞利分析儀器(集團)有限責任公司；容量法水分儀，870 KF Titrino plus，瑞士萬通中國有限公司。

1.2.5 操作步驟

1.2.5.1 標準曲線的繪制

1) 按表3分別吸取溶液于5個100 mL比色管中，然后用蒸餾水稀釋至刻度，混勻。

表3 標準系列

2) 在270 nm下，用1 cm石英比色皿，以試劑空白作參比，分別測定吸光度，用回歸法計算出標準曲線的斜率K(K=C/A)，見圖2。

1.2.5.2 樣品測定

1) 稱樣量確定：多孔硝酸銨稱樣量=1.000/1-ω(H2O)。

圖2 分光光度法測定添加劑含量標準曲線

2) 稱取適量樣品(稱準至0.000 2 g)，加入50 mL燒杯中，加入20 mL蒸餾水溶解后，轉移到100 mL容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻，用10 g/L硝酸銨溶液作參比，在270 nm下，用1 cm石英比色皿測定其吸光度。

1.2.6 結果表示[見式(1)]

(1)

式中，A為樣品的吸光度；K為標準曲線斜率；m為試樣質量，g。

2 結果及討論

2.1 準確度

對6種樣品質量濃度在0.35 mg/mL～1.58 mg/mL內，按照加標量一般為待測物0.5倍～2倍，且加標后的總含量不應超過方法的測定上限，對其分別加標0.50 mg 和1.50 mg，按照兩種實驗方法，對樣品加標測定，結果見表4。

表4 加標回收實驗結果分析

加標回收實驗的結果表明,原子吸收法測得的樣品加標回收率在98.6%～104.4%，平均值是101.1%，分光光度法測定樣品的加標回收率在98.2%～103.0%，平均值是101.2%；原子吸收法能獲得很好的回收率,相對分光光度法更好，從而進一步確認了原子吸收分析方法的準確性，符合國家回收標準90%～110%。

2.2 精密度

對高、低兩種濃度加標，使其加標質量達到0.50 mg和1.50 mg，每種加標濃度分別測定6次,并計算加標回收率和其相對標準偏差，測定結果見表5。

由表5可見，使用原子吸收法對同一樣品多次測定值的標準偏差和相對標準偏差都較分光光度法小,其相對標準偏差RSD<2%,遠小于分光光度法的相對標準偏差，有較好的重現性和精密度,從而也證實了儀器的穩定性。

表5 精密度實驗結果 mg

2.3 方法檢測限(DL)

本實驗空白實驗中未檢出目標物質，依據《環境監測分析方法標準制修訂準則》(HJ168-2010)中方法檢出限的規定，本實驗按照樣品分析的全部步驟，配制1.00 mg添加劑溶液在100 mL塑料容量瓶中，連續測定7次,數據見表6，其標準偏差δ分別為0.001 7和0.002 3，由單側t值表查出，當置信水平為99%時，自由度f=n-1=6，t(n-1,0.99)=3.143,根據公式MDL=t(n-1,0.99)·δ計算，原子吸收法檢出限為5 μg/L、分光光度法檢出限為7 μg/L。對于單一組分的分析方法，實驗室空白加標樣品濃度未超過計算出的方法檢出限的10倍，且不低于計算出的方法檢出限，無需重新進行測定，其方法檢出限合理[3]。

據公式DL=3.143δ可得原子吸收法DL=5 μg/L,低于分光光度法DL=7 μg/L，完全滿足生產需要。

表6 DL實驗測定值 mg

3 結論

綜上所述,采用原子吸收法通過測鈉離子從而確定多孔硝銨中添加劑含量，相對分光光度法，減少分析多孔硝銨中水分步驟，操作簡單，試劑、樣品消耗量小，自動化程度高，檢測速度快，而且檢測濃度范圍大、校準曲線線性好,靈敏度、精確度、準確度高,是目前比較先進的一種檢測手段。