龍獻海,劉文洪,朱正紅
(中國石油寧夏石化公司,寧夏銀川 750026)
氧化鉀是復混肥中單一養(yǎng)份的重要控制指標,它的快速、準確分析關系到工藝操作依據(jù)分析數(shù)據(jù)及時、合理調整原料配比,生產(chǎn)合格產(chǎn)品,避免原料浪費和生產(chǎn)成本的增加。國家標準中四苯基合硼酸鉀重量法測定氧化鉀含量,準確度雖高,但操作繁瑣,費時冗長,單樣分析需4.5 h。對于生產(chǎn)中間控制來說,4.5 h后的數(shù)據(jù)嚴重滯后,不能有效指導工藝調整。經(jīng)過大量實驗,合理控制稱樣量、以火焰光度法測定復混肥中氧化鉀含量35~40 min即可完成,測定準確度、精密度均較好,完全滿足工藝生產(chǎn)中間控制所需。
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)測量其特征譜線的光譜強度,與標準溶液的光譜強度對比,即可測得鉀含量。
FP640型火焰光度計;空氣壓縮機。
KCl標準溶液:準確稱取于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。
稱取2.000 0 g復混肥粉碎樣品于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,調整燃氣與空氣比例至火焰穩(wěn)定后,用蒸餾水進樣調零,再用5.0×10-4mol/L KCl工作液進樣調滿度,反復數(shù)次,直至零點與滿度指示穩(wěn)定后,以待測樣品進樣,記下讀數(shù),換上蒸餾水清洗霧化室,關閉電源。
結果計算:
式中:C標-KCl工作溶液濃度 5.0×10-4mol/L;MK2OK2O 摩爾質量,94;V-稀釋樣品體積,0.25 L;A標-KCl工作液的光譜強度,50;A樣-試樣光譜強度;m-試樣質量,g。
將10 mL樣品濾液改為吸取5 mL濾液,測定值(見表2)。
將樣品2.0 g改為稱取1.5 g,測定值(見表3)。
三組對比數(shù)據(jù)表明:光譜強度越接近滿度值,測定值與重量法就越接近;光譜強度與滿度值的負偏差變大,測定值略高于重量法。
將10 mL樣品濾液改為吸取5 mL濾液,測定值(見表5)。
將2.0 g改稱取1.5 g,10 mL濾液取5 mL濾液,測定結果(見表6)
三組對比數(shù)據(jù)表明:光譜強度高于滿度值時,測定值會低于重量法;光譜強度與滿度值的正偏差越大,與重量法的負偏差就越大。
三組對比數(shù)據(jù)表明:光譜強度與滿度值的正偏差不太大時,測定值與重量法的偏差也不太大,在一定范圍內幾乎沒有偏差。
綜合上述分析數(shù)據(jù),根據(jù)曲線回歸方程,可以得知:光譜強度越接近滿度時,測定值越趨近于真值,在滿度范圍外,光譜強度與濃度的線性關系變差,測定值與真實值之間發(fā)生較大偏差??紤]稱樣量、濾液吸取量與計算公式三者之間的關聯(lián)關系,以大量實驗數(shù)據(jù)為佐證,驗證了火焰光度法的可靠性:光譜強度控制在30~50,測定數(shù)據(jù)準確度較高,最大光譜強度不能超過52。根據(jù)氧化鉀含量的不同,可選擇適宜的稱樣量、取液量組合進行測定,以保證測定結果準確。具體稱樣量、取液量、計算公式(見表8)。
表1 火焰光度法與重量法的測定結果對比
表2 改變溶液取樣量后火焰光度法的測定數(shù)據(jù)
表3 改變稱樣量后火焰光度法的測定數(shù)據(jù)
表4 火焰光度法與重量法的測定結果對比
表5 改變溶液取樣量后火焰光度法的測定數(shù)據(jù)
表6 改變稱樣量后火焰光度法的測定數(shù)據(jù)
表7 不同稱樣量火焰光度法與重量法的測定結果
表8 稱樣量、濾液吸取體積與計算公式的關系
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,分析方法改進前后測量數(shù)據(jù)(見表9)。
國家標準四苯基合硼酸鉀重量法測定氧化鉀含量規(guī)定,平行測定和不同實驗室測定結果的允許差應符合表10的規(guī)定。結合寧夏石化公司復合肥生產(chǎn)實際,以節(jié)約生產(chǎn)成本為出發(fā)點,確定測量復混肥中氧化鉀含量時,火焰光度法與國家標準重量法測定值允許絕對誤差為0.30%。從實驗數(shù)據(jù)可以看出,改進后的火焰光度法與國家標準重量法測定值的相對誤差不超過1.0%。以公司現(xiàn)有復混肥品種中最高氧化鉀含量15%換算,絕對誤差低于0.15%,完全滿足工藝生產(chǎn)控制所需。
表9 分析方法改進前后的測定數(shù)據(jù)對比
表10 重量法測定復混肥中氧化鉀含量的允許差
采用火焰光度法測定復混肥中氧化鉀含量,方法簡便、快速,準確度和精密度較高,測定結果與國家標準重量法吻合良好。此法應用于生產(chǎn)中間控制分析,可及時、準確地反映生產(chǎn)工況,為優(yōu)化工藝操作提供數(shù)據(jù)支持。
[1]郭德濟主編.光譜分析法[M].重慶大學出版社,1994.
[2]華中師范學院,東北師范大學,陜西師范大學,編.分析化學[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.