對(duì)火焰原子吸收光譜法測(cè)定鋁電解質(zhì)中鉀含量條件優(yōu)化的探討

田忠莉 茍小海 趙成棟 辛連紅

（黃河鑫業(yè)有限公司，青海 西寧811600）

鋁電解質(zhì)是電解鋁過程中的重要的中間產(chǎn)品，主要構(gòu)成包括冰晶石、氟化鋁、氧化鋁及少量的氟化鈣、氟化鉀、氟化鎂、氟化鋰等添加劑，以及隨原料帶入的二氧化硅、三氧化二鐵等成分。在電解生產(chǎn)中，一定量鉀鹽的加入，有提高電流效率、降低電解質(zhì)初晶溫度、減少電流消耗、防止環(huán)境污染的優(yōu)點(diǎn)。但鉀鹽加入過多也會(huì)給生產(chǎn)帶來不利影響。因此準(zhǔn)確地化驗(yàn)出鋁電解質(zhì)中鉀含量對(duì)鋁電解生產(chǎn)尤為重要?；鹧嬖游展庾V法測(cè)定鋁電解質(zhì)中鉀含量方法，是將鋁電解質(zhì)試樣用高氯酸趕盡氟，用鹽酸溶解，用空氣- 乙炔火焰，測(cè)量吸光度，從而計(jì)算出鋁電解質(zhì)中鉀含量。本文通過條件試驗(yàn)，優(yōu)化確定了火焰原子吸收光譜法測(cè)定鋁電解質(zhì)中鉀含量的分析條件，使分析結(jié)果準(zhǔn)確度更高，操作簡(jiǎn)便、干擾少，可為電解車間生產(chǎn)提供可靠的指導(dǎo)數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑

1.1.1 HClO4（ρ=1.67g/cm3)。

1.1.2 H2SO4（ρ=1.84g/cm3)。

1.1.3 HCl(1+1)。

1.1.4 鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取1.9068g 氯化鉀（預(yù)允在400-500℃灼燒至恒量，無(wú)裂爆聲，冷卻至室溫后使用），于300ml 錐形瓶中，溶于少量的水后，移入1000ml 容量瓶中，用水稀釋至刻度搖勻，存儲(chǔ)于聚乙烯瓶中，此溶液1ml 含有1mg 鉀。

1.1.5 鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：移取5ml 鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液（1.1.4）于500ml 容量瓶中以水稀釋、定容，貯存于聚乙烯瓶中。此溶液1ml 含有0.01mg 鉀。

1.2 主要儀器和設(shè)備

1.2.1 鉑金皿：平底，直徑70mm,高35mm。

1.2.2 電熱板。

1.2.3 原子吸收分光光度計(jì)。

2 條件試驗(yàn)

2.1 溶劑的選擇

稱取0.2±0.0002g 鋁電解質(zhì)試樣（已研磨至粒度為74μm，在110℃烘過），置于鉑金皿中，加少量水潤(rùn)濕，加入2mlHClO4（1.1.1）,低溫加熱并冒白煙，白煙冒盡后冷卻。用少量水沖洗鉑金皿壁，再加入2mlHClO91.1.1)4，加熱蒸干至冒盡白煙，冷卻。對(duì)2101、2102、2103、2104、1105 五個(gè)樣品分別用高氯酸（1.1.1）硫酸（1.1.2）做為溶劑，溶解效果如表1。

表1 溶劑的選擇

從表1 可以看出，用HClO4溶解試樣，蒸發(fā)趕走低沸點(diǎn)酸后，殘?jiān)铀苋菀兹芙?，而用H2SO4溶解試樣不完全，且蒸發(fā)后的殘?jiān)灰兹芙?，分析結(jié)果偏低。

2.2 濾紙的選擇

對(duì)2206、2207、2208、2209、2210 五 個(gè) 樣 品 溶 解 后，加 入5mlHCl(1.1.3)和20ml 水，加熱溶解鹽類，將溶液分別用不同層數(shù)、不同速度定量濾紙過濾于250ml 容量瓶中，過濾效果如表2。

從表2 可以看出，用2 層中速定量濾紙進(jìn)行過濾，過濾效果較好，易過濾，過濾時(shí)間也適中，且不易穿濾。

2.3 工作電流的選擇

工作電流的大小直接影響燈放電的穩(wěn)定性和銳線光的輸出強(qiáng)度。燈電流小，能使輻射的銳線光普線窄、使測(cè)量靈敏度高，但燈電流太小時(shí)由于透過光太弱，需提高光電倍增管靈敏度的增益，此時(shí)會(huì)增加噪聲、降低信噪比；若燈電流過大，會(huì)使輻射的銳線光的強(qiáng)度下降，背景增大，也使靈敏度下降，還會(huì)加快燈內(nèi)惰性氣體的消耗，縮短燈的使用壽命。日常工作的工作電流保持額定電流的40%-60%較為合適，在電解質(zhì)中鉀的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，選擇燈電流為10.0mA。

2.4 燃燒器高度的選擇

為保證測(cè)定的靈敏度高，使光源發(fā)出的銳線光通過火焰中基態(tài)原子密度最大的“中間薄層區(qū)”。這個(gè)區(qū)域火焰比較穩(wěn)定，干擾也少，約位于燃燒器狹縫口上方2-10mm 附近，通過實(shí)驗(yàn)，確定電解質(zhì)中鉀的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，選擇燃燒器高度為7.5mm。

2.5 狹縫寬度的選擇

當(dāng)共振線附近存在干擾時(shí)，狹縫寬度的選擇就尤為重要。確定狹縫寬度，既要考慮能將共振線和鄰近的非吸收譜線分開，也要使單色器有一定的集光本領(lǐng)。對(duì)于鉀元素，無(wú)干擾線、譜線簡(jiǎn)單，可采用較寬的狹縫以減少燈電流和光電倍增管的高壓來提高信噪比，增加穩(wěn)定性。在電解質(zhì)中鉀的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，選擇狹縫寬度為5mm。

表2 不同濾紙的選擇

2.6 測(cè)定吸收波長(zhǎng)（分析線）的選擇

移取過濾好的試液25ml 置于100ml 容量瓶中，以水定容。工作曲線：移 ?。?、1.00、2.00、3.00、4.00、7.00）ml鉀（1.1.5)標(biāo)準(zhǔn)溶液分別置于100ml 的容量瓶中，在原子吸收分光光度計(jì)波長(zhǎng)為766.5nm 處，用空氣- 乙炔貧燃性火焰測(cè)量其吸光度。對(duì)2322、2323、2324、2325、2326 五個(gè)樣品分別在766.5nm、440.4nm 處測(cè)定，分析結(jié)果見表3。

從表3 可以看出，低濃度鉀測(cè)定時(shí)，選擇分析線440.4nm時(shí)，分析結(jié)果偏低，所以應(yīng)選擇靈敏線766.5nm 處測(cè)定，測(cè)定高濃度鉀量時(shí)，選擇次靈敏線440.4nm。

表3 分析線的選擇

3 討論

本文通過條件試驗(yàn)的探討，確定火焰原子吸收光譜法測(cè)定鋁電解質(zhì)中鉀濃度的分析條件：溶解試樣時(shí)選擇用高氯酸代替硫酸溶解；過濾時(shí)選擇2 層定量中速濾紙；原子吸收儀測(cè)定時(shí)選擇燈工作電流為10.0mA、燃燒器高度為7.5mm、狹縫寬度為5mm、分析線766.5nm。以此優(yōu)化了傳統(tǒng)測(cè)定方法的分析條件，分析結(jié)果準(zhǔn)確度高、分析時(shí)間短、對(duì)環(huán)境影響小、節(jié)能降耗，可為電解車間生產(chǎn)提供可靠的指導(dǎo)數(shù)據(jù)。

4 注意事項(xiàng)

4.1 溶解試樣時(shí)，選擇用HClO4（ρ=1.67g/cm3) 代替H2SO4（ρ=1.84g/cm3)做為溶劑。

4.2 過濾時(shí)選擇兩層中速定量濾紙，濾紙不能穿濾，采用傾瀉法過濾，洗滌時(shí)采用少量多次的原則，使用少量洗滌液，洗后盡量淋干，多洗幾次。

4.3 可根據(jù)試液中需要測(cè)定的濃度選取有適當(dāng)梯度的3-5個(gè)點(diǎn)（不包括零濃度溶液）繪制工作曲線。最高濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度控制在0.3-0.7 范圍內(nèi)。

4.4 原子吸收儀測(cè)定時(shí)，鉀濃度較低的選擇分析線766.5λ/nm，鉀濃度太高時(shí)可選擇次靈敏線440.4λ/nm 處測(cè)定。

4.5 對(duì)電解質(zhì)樣品的要求：電解質(zhì)樣品具有代表性，不能含有炭渣等其它雜質(zhì)，電解質(zhì)樣品粒度為74μm。