电感耦合等离子体原子发射光谱法快速测定氢氧化钾中微量碳酸根含量

第２７卷第５期　２０１３年９月　天津化工　Ｖｏｌ＿２７　Ｎｏ．５　Ｓｅｐ．２０１３　Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　分析与测试・　电感耦合等离子体原子发射光谱　法快速测定氢氧化钾中微量碳酸根含量　高建欣　（汤浅（天津）实业有限公司，天津，３００３８７）　摘要：通过酸化氢氧化钾水溶液，使样品中的碳酸根生成二氧化碳，生成的二氧化碳在水中溶解度　比较大而溶解在原水溶液中，然后使用ＩＣＰ—ＡＥＳ蠕动泵单管抽取溶液，并使溶液在雾化器中进行　气液分离，使溶液中的二氧化碳以气态进样方式别测定，显著的改善了测定灵敏度和检出限。测定　了真实样品氢氧化钠与氢氧化钾中碳酸根含量，并用滴定法对分析结果进行了验证。结果表明，用　本法测定的样品结果有很好的回收率，与滴定方法结果吻合。本方法与传统的在线蒸气发生法比　较，无需变动仪器任何进样设置，操作简单迅速，在电感耦合等离子体原子发射光谱极为普及的今　天，为快速分析各种烧碱中的无机碳提供了一个很好的分析方法。　关键词：蒸气发生进样；电感耦合等离子体原子发射光谱；氢氧化钾；碳酸根　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—１２６７．２０１３．０５．０１５　中图分类号：０６５７．３１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００８—１２６７（２０１３）０５—００４４—０２　Ｆａｓｔ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｎａｔｅ　ｉｎ　ｐｏｔａｓｓｉｕｍ　ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｐｌａｓｍａ　ａｔｏｍｉｃ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ　ＧＡ０　Ｊｉａｎ—ｘｉｎ　（Ｙｕａｓａ（Ｔｉａｎｊｉｎ）Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｌｔｄ．Ｔｉａｎｊｉｎ　３００４５７）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｒａｐｉｄ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｎａｔｅ　ｉｎ　ｐｏｔａｓｓｉｕｍ　ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ　Ａｔｏｍｉｃ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ（ＩＣＰ—ＡＥＳ）ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　ｏｆｆ－ｌｉｎｅ　ＣＯ２　ｖａｐｏｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈａｔ　ｃａｒｂｏｎ　ｄｉｏｘｉｄｅ　ｉｓ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｓｏｌｕｂｌｅ　ｉｎ　ａｑｕｅｏｕｓ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｂｙ　ｏｆｆ－ｌｉｎｅ　ｍｉｘｉｎｇ　ｓａｍｐｌｅ　ａｎｄ　ｄｉｌｕｔｅｄ　ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ　ａｃｉｄ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｃａｒｂｏｎ　ｄｉｏｘｉｄｅ　ｖａｐｏｒ　ｗａｓ　ｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ａｎｄ　ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ　ｉｎ　ｓｉｔｕ，ｆｏｌｌｏｗｅｄ　ｂｙ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｎ　ｄｉｏｘｉｄｅ　ｖａｐｏｒ　ａｎｄ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｂｙ　ｎｅｂｕｌｉｚｅｒ　ａｔ　２５　ＰＳＩ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｓｉｎｇｌｅ　ｔｕｂｅ　ｆｏｒ　ｄｅｌｉｖｅｒｙ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｔｕｂｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｖａｌｕｅｓ　ｆｏｕｎｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ　ＣＯ２　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　Ｔｏｔａｌ　Ｃａｒｂｏｎａｔｅ　ｉｎ　ｗａｔｅｒ　ｓａｍｐｌｅ　ｗｅｒｅ　ｖｅｒｙ　ｃｌｏｓｅ　ｔｏ　ｔｈｏｓｅ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｂｙ　ｔｉｔｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｐｌａｓｍａ　ａｔｏｍｉｃ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｙ；Ｖａｐｏｒ　ｇｅｎｅｒａｔｒｉｏｎ；Ｃａｒｂｏｎａｔｅ；Ｃａｒｂｏｎ　ｄｉｏｘｉｄｅ；ｐｏｔａｓｓｉｕｍ　ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ　氢氧化钾被广泛应用在镍氢电池、燃料电池、碱　性蓄电池等电源上作电解液，同时也用于电解制氢。　此时对杂质含量要求比较严格要，特别是对其中的　碳酸根的含量更严格。过高的碳酸根，电解液的电阻　化学蒸气发生进样技术已经被广泛应用在　ＩＣＰ—ＡＥＳ测定中ｌ　５ｌ刚。尤其以氢化物进样和二氧化碳　进样较为普遍。与常规的雾化进样方法比较，化学蒸　将增大，容易结晶，堵塞极板，降低电池容量。目前对氢氧　化钾（钠）中的碳酸根含量’？贝０定，普遍使用酸碱滴定　法＿１．ｚ－。然而由于碳酸根含量比较低，用本法测定结　果时的精密度和准确度都不理想，误差比较大ｌ３．４１。　气发生进样有更高的效率，因而灵敏度和检出限都　很好。本研究使用了离线二氧化碳气态发生原位再　收稿日期：２０１３－０３－２１　第２７卷第５期　高建欣：电感耦合等离子体原子发射光谱法快速测定氢氧化钾中微量碳酸根含量　４５　溶解方法，通过气态进样法测定了氢氧化钾中的微　量碳酸根。　１试验部分　１．１仪器与试剂　电感耦合等离子体原子发射光谱仪，型号　Ｐｒｏｆｉｌｅ，双铂网雾化器和Ｓｃｏｔｔ雾室。　碳酸根标准溶液：ｌｇ／Ｌ，用基准碳酸钠（１０５￣Ｃ烘　干２ｈ）￣ｇ制。盐酸为分析纯。所用实验用水事先要在　电炉上煮沸１０　ｍｉｎ以便驱走溶解的ＣＯ　。　１．２仪器工作条件　等离子体线圈功率１．１ｋＷ，冷却气流量１８Ｌ／ｍｉｎ，　辅助气流量０．２　Ｕｍｉｎ，雾化器压力２５ＰＳＩ，样品溶液　流量２ｍＬ／ｍｉｎ，废液流量３ｍＬ／ａｒｉｎ，碳测定波长　２４７．８６ｒｉｍ，使用轴向测光。　１．３实验原理　由于室温下ＣＯ：在水中溶解度比较大（室温下　１Ｌ水可溶解１．４５ｇＣ０　）　，当混合氢氧化钾溶液与　稀盐酸时，生成ＣＯ：溶解在原水溶液中，当用ＩＣＰ—　ＡＥＳ的蠕动泵单管抽取溶液到气液分离室（雾化　室）进行气液分离后，二氧化碳将从溶液中分离被　测定，此时由于采用气态进样，因而具有很高的灵　敏度和较低的检出限。　１．４试验程序　１．４．１标准曲线　移取盐酸（１＋９）溶液４　ｍＬ于１００　ｍＬ容量瓶　中，用无ＣＯ：水稀释至约８０　ｍＬ，准确移取无机碳标　准溶液于容量瓶中，水定容后轻轻摇匀。按仪器工　作条件，在ＩＣＰ—ＡＥＳ上测定碳的发射强度，以碳的　发射强度对碳酸根（以碳计）质量浓度绘制标准曲　线。　１．４．２样品处理　称取氢氧化钾２．００００　ｇ于１００　ｍＬ聚四氟乙烯　烧杯中，用３０ｍＬ无二氧化碳水溶解，冷却后转移至　１００　ｍＬ容量瓶中，缓慢加入盐酸（１＋９）５０　ｍＬ，边加　边轻轻混匀，冷却后定容摇匀。　２结果与讨论　２．１样品溶液酸化时酸的用量　为了使２ｇ氢氧化钾的水溶液酸化后并使碳酸　根全部转变为二氧化碳，试验选择盐酸（１＋９）溶液　加入量为５０ｍＬ，结果表明：在该酸量的条件下，碳　的发射强度达到最大值，增加酸的加入量，碳的发　射强度没有变化，故选择盐酸（１＋９）溶液加入量为　５０ｍＬ。　２．２雾化器压力　试验结果表明：雾化器压力２５ｐｓｉ下，碳的发射　强度达到最大，因此试验选用２５ｐｓｉ的压力来进行　气液分离。　２．３干扰　当样品溶液中存在有机碳时，理论上有机碳也　将产生发射强度，但由于本试验雾化器压力比较低　（２５ｐｓｉ），故有机碳浓度在１５０　ｍｇ・Ｌ　时也没有发现　被雾化产生干扰。另外，氢氧化钾中不可能存在有　机碳，因此本研究可以不考虑有机碳的干扰。　２．４校正曲线　按试验方法对无机碳标准溶液系列进行测定，　碳的质量浓度在４００ｒａｇ・Ｌ　内呈线性，校正曲线相　关系数０．９９９３；重复测定１０次空白溶液，以３　计　算检出限，获得检出限为０．０４３　ｍｇ・Ｌ　；重复测定１０　次质量浓度为１０　ｍｇ・Ｌ　碳标准溶液获得相对标准　偏差是１．４５％。　２．５样品结果　按试验方法分别测定了３个氢氧化钾样品中　碳酸根含量，并与滴定法结果进行对比，结果见表　１。由表ｌ可知：本法测定结果与滴定测定结果相　符。　表１　氢氧化钾中碳酸盐测定结果（ｎ＝５）　参数文献：　［１］ＨＧ／Ｔ３６８８－－２０００高品质片状氢氧化钾行业标准［ｓＪ．　［２］王尔贤．评《高品质片状氢氧化钾》行业标准ＩＪ】．电池工业，２００４，９　（１）：４５－４８．　［３］阎俊英．返滴定法确定混合碱第一计量点的探讨　．商丘师范学　院学报，２００１，１７（６）：８５—８７．　［４］张启伟．混合碱滴定分析中指示剂的选择Ｉ　Ｊ１．浙江师大学报自　然科学版，１９９６，１９（１）：８９—９１．　［５］辛仁轩著．等离子体发射光谱分析［Ｍ］．北京：化学工业出版社，　２００５：３７７—３８６．　１　６　ｊ　Ｄｅｄｉｎａ　Ｊ．．Ｔｓａｌｅｖ　Ｄ．Ｈｙｄｒｉｄｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ａｔｏｍｉｃ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔ—　ｒｏｍｅｔｒｙ［Ｍ］．Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ．Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ：１９９５：５２６—５３８．　［７］北京师范大学，华中师范大学，南京师范大学．无机化学［Ｍ］ＪＬ京：　高等教育出版社，１９９２：５７６—５７７．