火焰光度法測定長石中氧化鉀、氧化鈉時兩者相互干擾的研究

張耀華，孟 燕，趙 鵬，從相軍

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊(duì)，山東 濟(jì)南 250100)

長石是玻璃陶瓷工業(yè)的主要原料，其品質(zhì)高低主要取決于K2O、Na2O、Fe2O3、TiO2等的含量[1-6]。長石中氧化鉀、氧化鈉含量可采用火焰光度法或原子吸收法來測定[7-12]。原子吸收法原子化效率較低、操作繁瑣、測定上限低等；火焰光度計(jì)因具有快速便捷的優(yōu)勢而被普遍應(yīng)用[3]，測定時存在著諸多影響準(zhǔn)確度的因素，其中溶液中酸度、共存鈣、鎂、鐵等離子的影響已有文獻(xiàn)報道[11-12]，但是對長石中高含量氧化鉀、氧化鈉之間的相互影響還未有系統(tǒng)研究報道。本文研究了采用FP640型火焰光度計(jì)測定長石中氧化鉀、氧化鈉含量時兩者的相互干擾，并提出消除干擾方案，效果理想。本方法對準(zhǔn)確測定長石中氧化鉀、氧化鈉含量具有一定指導(dǎo)意義。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原理

長石中的氧化鉀、氧化鈉大部分以硅酸鉀、硅酸鈉形式存在。長石中加入氫氟酸溶樣，把二氧化硅揮發(fā)除凈后，鉀鈉元素經(jīng)稀硝酸加熱提取到溶液中，以離子狀態(tài)存在，若長石樣品中鈣元素含量較高可加三氯化鋁—硫酸溶液抑制[7]，處理試樣后，在火焰光度計(jì)上測定氧化鉀、氧化鈉含量。

1.2 主要儀器和試劑

FP640火焰光度計(jì)。試驗(yàn)用水為去離子水，氫氟酸(ρ=1.15g/mL)，硫酸(1+1)，硝酸(1+1)。

標(biāo)準(zhǔn)氧化鉀、氧化鈉溶液的配制：準(zhǔn)確稱取經(jīng)105℃烘干2h的基準(zhǔn)氯化鈉1.885 8g，氯化鉀1.583 1g，分別溶于水中，移入1 000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度。兩瓶溶液相當(dāng)于氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液(1mg/mL)和氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)液(1mg/mL)。

長石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：8325(氧化鉀：12.85%，氧化鈉：2.65%)；8326(氧化鉀：0.76%，氧化鈉：10.65%)。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定

在以往檢測工作中發(fā)現(xiàn)在采用GB/T 14506.11-2010[13]標(biāo)準(zhǔn)曲線測定長石時，讀取的數(shù)據(jù)往往不在曲線的中間部分，且分取試液少，系統(tǒng)誤差增大，故本次調(diào)整了氧化鉀、氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)系列濃度，樣品溶解定容后直接測定，若超出曲線可稀釋后測定。

在6個250mL容量瓶中，分別移入氧化鉀標(biāo)液0、1.25、2.50、3.75、5.00、10.00mL，各加入1+1鹽酸5mL，用水稀釋至刻度搖勻(相當(dāng)于0、5、10、15、20、40μg/mL氧化鉀的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液)。

在6個250mL容量瓶中，分別移入氧化鈉標(biāo)液0、1.25、2.50、3.75、5.00、7.50mL各 加 入1+1鹽酸5mL，用水稀釋至刻度搖勻(相當(dāng)于0、5、10、15、20、30μg/mL氧化鈉的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液)。

分別于火焰光度計(jì)上測定氧化鉀和氧化鈉的標(biāo)準(zhǔn)系列，依據(jù)各點(diǎn)對應(yīng)的讀數(shù)繪制工作曲線(圖1、圖2)。

圖1 氧化鉀的標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖2 氧化鈉的標(biāo)準(zhǔn)曲線

準(zhǔn)確稱取0.1000g長石標(biāo)準(zhǔn)物(8325和8326)，每個樣品平行三次，至鉑金坩堝，后續(xù)依據(jù)GB/T 14506.11-2010[13]溶樣，定容至250mL容量瓶，測定氧化鉀和氧化鈉含量。

1.4 結(jié)果與討論

依據(jù)DZ/T0130-2006《地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測試質(zhì)量管理規(guī)范》[14]，采用火焰光度計(jì)按照GB/T 14506.11-2010中3.4、3.5部分測定長石標(biāo)準(zhǔn)樣品8325、8326(表1)。由以上結(jié)果可知，用傳統(tǒng)方法檢測鉀長石和鈉長石時，氧化鉀的結(jié)果比較穩(wěn)定，氧化鈉的結(jié)果會出現(xiàn)超差現(xiàn)象，根據(jù)數(shù)據(jù)初步判斷含量高的氧化鉀對氧化鈉產(chǎn)生了干擾。

表1 試驗(yàn)結(jié)果及判定

2 干擾試驗(yàn)及消除

火焰光度法測定長石中氧化鉀和氧化鈉時，由于存在電離干擾，在依據(jù)GB/T 14506.11-2010《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法》[13]測試長石標(biāo)準(zhǔn)礦物的實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)氧化鉀、氧化鈉會互相影響導(dǎo)致檢測結(jié)果不合格。因此，需做氧化鉀、氧化鈉相互干擾以及消除方法的試驗(yàn)。

2.1 氧化鉀對氧化鈉的干擾試驗(yàn)

分三組進(jìn)行，每組5個容量瓶，配制不同濃度比例的氧化鉀、氧化鈉混合溶液系列。三組系列中氧化鈉的濃度分別是10、20、30μg/mL，每組中5瓶溶液中氧化鉀濃度分別是0、6、12、18、24μg/mL。氧化鈉濃度為10μg/mL時，隨著氧化鉀濃度的增加會導(dǎo)致氧化鈉讀數(shù)偏大13.33%～50.00%；氧化鈉的濃度為20μg/mL時，隨著氧化鉀濃度的增加會導(dǎo)致氧化鈉讀數(shù)偏大8.00%～34.00%；氧化鈉的濃度為30μg/mL時，隨著氧化鉀濃度的增加會導(dǎo)致氧化鈉讀數(shù)偏大4.29%～15.71%(表2)。溶液中含有氧化鉀會導(dǎo)致氧化鈉的測定結(jié)果偏高，氧化鉀含量越高對氧化鈉的測定干擾越大，為正干擾，并且氧化鉀對溶液中含量低的氧化鈉影響更大。

表2 氧化鉀對氧化鈉的干擾試驗(yàn)結(jié)果

2.2 氧化鈉對氧化鉀的干擾試驗(yàn)

取5個容量瓶，配制不同濃度比例的氧化鉀、氧化鈉混合溶液系列。系列中氧化鈉的濃度分別是0、4、8、16、24μg/mL，氧化鉀濃度都是10μg/mL，測定結(jié)果如表3。

表3 氧化鈉對氧化鉀的干擾試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明：不同濃度的氧化鈉對氧化鉀的干擾不大，最大相對誤差為4%，符合小于5%的質(zhì)量控制要求，干擾可忽略。

2.3 干擾及消除

由以上試驗(yàn)分析可知，氧化鉀對氧化鈉產(chǎn)生的干擾較大，為正干擾，氧化鈉對氧化鉀的干擾可忽略。因此，在實(shí)際樣品分析中，可先測定氧化鉀，已知一批樣品中氧化鉀的含量后，配制一套氧化鉀濃度和樣品相同或相近，不同氧化鈉濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，來測定氧化鈉的含量?？纱蟠蠼档脱趸洝⒀趸c共存時的相互干擾，重點(diǎn)消除氧化鉀對氧化鈉的干擾。本文選取了利用傳統(tǒng)方法會出現(xiàn)結(jié)果超差的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)8325用該方法測試。

3 樣品分析

3.1 測試方法

準(zhǔn)確稱取0.1000g長石標(biāo)準(zhǔn)物(8325)，每個樣品平行三次，至鉑金坩堝→加入1.00mL硫酸，2mL硝酸，10mL氫氟酸→蒸發(fā)近干→取下冷卻→加5mL硝酸→加熱至溶液清亮→轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶→定容，搖勻→在火焰光度計(jì)上測定儀器讀數(shù)。

首先測定氧化鉀，已知樣品中氧化鉀含量后，配制一套氧化鉀濃度和樣品相近，不同氧化鈉濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，測定氧化鈉的含量。用火焰光度計(jì)上測得標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)8325的讀數(shù)后，在繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線上讀取數(shù)值，計(jì)算樣品中氧化鈉的含量(圖3)。

圖3 氧化鈉的標(biāo)準(zhǔn)曲線

3.2 分析結(jié)果

按照3.1測試方法進(jìn)行長石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分析，樣品(8325)試驗(yàn)及判定結(jié)果見表4。

表4 樣品（8325）試驗(yàn)及判定結(jié)果

依據(jù)DZ/T0130-2006《地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測試質(zhì)量管理規(guī)范》[14]要求，利用此方法測定的長石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)8325的試驗(yàn)結(jié)果判定合格。

3.3 回收率分析

取一只250mL容量瓶，向其中加入氧化鉀400mg、氧化鈉800mg，后續(xù)處理步驟同3.1。加標(biāo)回收率檢測結(jié)果見表5。結(jié)果表明：本次試驗(yàn)氧化鉀加標(biāo)回收率99.00%，氧化鈉加標(biāo)回收率98.50%，均大于95%。加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果合格符合質(zhì)量控制要求。進(jìn)一步驗(yàn)證了此方法對消除氧化鉀對氧化鈉干擾的可行性。

表5 加標(biāo)回收率

4 結(jié)論及問題

(1)溶液中氧化鉀含量越高對氧化鈉的測定干擾越大，為正干擾，并且對含量低的氧化鈉影響更大；溶液中氧化鈉含量對氧化鉀的影響可忽略。

(2)本文所述去除干擾方法，可大大降低氧化鉀、氧化鈉共存時的影響，檢測結(jié)果準(zhǔn)確。

(3)本方法同樣適用于氧化鉀或氧化鈉含量在0.5%～20%的巖石礦物，特別是對鉀長石中氧化鈉的測定準(zhǔn)確性高。