四苯硼钠-季铵盐容量法快速测定造纸法再造烟叶中的钾含量*

杨海健 王文领 李华雨 王晓飞

(河南卷烟工业烟草薄片有限公司，许昌 461100)

钾是烟草中重要的化学元素之一，其含量与烟叶的色泽、燃烧性、持火力都有着密切的关系，因而对烟草品质有重要影响[1-3]。对于造纸法再造烟叶的产品检验，钾含量也是一项重要的化学指标，其含量对产品的合格与否起着关键作用，因而对钾含量的精确快速测定具有重要意义。目前通行的检测方法是使用流动分析仪对糖、碱、氯、钾进行综合检测，虽然该方法能基本满足生产上的要求，但采用一种机理明确、快速准确的方法对仪器检测进行验证并辅助分析是很有必要的。传统的重量法和比浊法虽然有较高的精密度和准确度，却存在测定周期长、操作繁琐等显著缺点[4]；ICP-AES法、原子吸收光谱法等仪器检测方法由于受制于高昂的仪器价格也较难得到广泛应用[5,6]。

笔者选用四苯硼钠-季铵盐容量法来对造纸法再造烟叶中的钾含量进行快速检测，并对检测条件进行优化。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

大容量振荡器：HY-8A型，金坛市杰瑞尔电器有限公司；

高速多功能粉碎机：XT-100型，浙江永康市红太阳机电有限公司；

电热鼓风干燥箱：101型，北京中兴伟业仪器有限公司；

电子分析天平：AL204型，精度0.000 1 g，瑞士Mettler Toledo公司；

pH计：Seven Easy Plus S20P，瑞士Mettler Toledo公司；

四苯硼钠、季铵盐(溴代十六烷基三甲铵)、氢氧化钠、氯化钾、EDTA、盐酸：分析纯；

实验用水为蒸馏水。

1.2 四苯硼钠-季铵盐容量法原理

在碱性介质溶液中，加入过量的四苯硼钠标准溶液与钾定量生成稳定的四苯硼钾白色沉淀，加入少量松节油包裹四苯硼钾沉淀，过剩的四苯硼钠同季铵盐作用形成四苯硼季铵盐沉淀。过量季铵盐和达旦黄指示剂反应形成粉红色以指示终点。所涉及到的反应为：

(1)沉淀反应

B(C6H5)4-+K+→KB(C6H5)4↓Na[B(C6H5)4]+[N(CH3)3C16H33]Br→N(CH3)3C16H33B(C6H5)4↓+NaBr

(2)指示剂反应

过量季铵盐和达旦黄指示剂反应，溶液颜色变粉红色。

由于四苯硼钠与季铵盐所生成沉淀的稳定性大于季铵盐与达旦黄所形成离子的稳定性，所以可用达旦黄指示滴定终点，从而间接测定钾含量。

1.3 分析方法

(1) 钾离子的提取

首先对再造烟叶样品在80℃下烘2 h，然后进行粉碎。准确称取0.250 g粉碎后的再造烟叶样品于50 mL三角瓶中，加入25 mL 5%乙酸，于振荡器上振荡浸取30 min。用定性滤纸过滤，弃去最初的几毫升，滤液收集于三角瓶中按实验方法用四苯硼钠-季铵盐容量法滴定。

(2) 标定方法

准确吸取标准氯化钾溶液(K+含量为1 mg/mL)5 mL于锥形瓶中，加入5 mL 10%EDTA溶液、2 mL 10%NaOH溶液，然后缓慢加入10 mL四苯硼钠标准溶液，边加边摇，放置10 min，加15滴松节油、6滴达旦黄，用季铵盐标准溶液滴定至溶液呈粉红色为终点。取10 mL四苯硼钠标准溶液进行空白试验，按式(1)计算滴定度Tk。

(1)

式中：Tk——滴定度，每毫升季铵盐相当于钾的质量，mg/mL；

m——所取标准钾溶液中钾离子的质量，mg；V0——空白溶液消耗季铵盐的体积，mL；

V1——标准K+溶液中过量四苯硼钠消耗季铵盐的体积，mL。

(3)样品分析

吸取含K+的再造烟叶的浸取液2 mL(加8 mL蒸馏水稀释)于锥形瓶中，加入5 mL 10%EDTA溶液、l滴达旦黄，用10%NaOH溶液调至溶液由亮黄色变为橘黄色，使高价金属离子(Ca2+、Mg2+等)与EDTA充分络合。缓慢加入10 mL四苯硼钠标准溶液，边加边摇，放置10 min。加15滴松节油、5滴达旦黄，用季铵盐标准溶液滴定至溶液呈粉红色为终点。按式(2)计算K+的含量:

%

(2)

式中：w——K+含量;

V0——空白溶液消耗季铵盐的体积，mL；

V2——试样溶液中过量四苯硼钠消耗季铵盐的体积，mL；

W——试样取样量，mg。

2 结果与讨论

2.1 精密度试验

取本公司造纸法再造烟叶样品2个，用四苯硼钠季铵盐容量法测定钾含量6次，结果见表1。

表1 精密度试验结果 %

从表1可知，其相对标准偏差为1.7%，可见采用此方法测定造纸法再造烟叶中钾含量的精密度较高。

2.2 加标回收试验

取适量已知钾含量的造纸法再造烟叶浸取液，向试样液中准确加入一定量的钾标准溶液，用四苯硼钠-季铵盐容量法测定钾含量，结果见表2。由表2可知，该方法的平均加标回收率达到99.14%，说明该方法具有较高的准确度。

表2 加标回收试验结果

2.3 和流动分析仪(AA3)检测结果的对比

为了进一步验证所采用的四苯硼钠-季铵盐容量法的可靠性，进行了与连续流动分析仪(AA3)的对比检测，试验结果见表3。

表3 四苯硼钠-季铵盐容量法和流动分析仪的检测结果对比

由表3可以看出，四苯硼钠-季铵盐容量法所得到的检测结果普遍高于连续流动分析仪所得到的检测结果，相差约10%左右。剔除这个系统误差，修正后二者的相对误差基本在2%以内。这表明四苯硼钠-季铵盐容量法具有较好的可靠性，为造纸法再造烟叶中钾含量的测定提供了一种重要的补充手段。

造成四苯硼钠-季铵盐容量法检测结果高于AA3的主要原因可能是检测原理的不同以及干扰离子的影响。连续流动分析仪(AA3)的检测原理是依靠参与反应物质的充分混合以及相关化学反应达到平衡为条件，通过产生颜色反应，经比色计检测透光强度，得到相应的峰值电信号，再通过标准曲线自动计算得到相应的浓度[7]。由于对高精度的比色计对不同物质所产生颜色的精确检测，所以所得结果受其它物质的干扰较少；而四苯硼钠-季铵盐容量法在滴定中不可避免地受到干扰物质和干扰离子的影响，造成检测结果偏大。

3 结语

采用四苯硼钠-季铵盐容量法对造纸法再造烟叶中的钾含量进行了检测，结果表明，该方法具有较好的精密度，加标回收率高达99%以上。通过和流动分析仪(AA3)的检测结果对比，剔除系统误差，二者具有比较好的一致性；同时对造成系统误差的原因进行了分析。本研究对造纸法再造烟叶中的钾含量检测提供了一种快速、准确的方法。

[1] 汪波，屠兢，俞寿明，等. 钾盐在烟草燃烧过程中的作用[J].中国科学技术大学学报，2002,32(4)：433-439.

[2] 宁敏，戴亚，郭家明，等. 卷烟焦油释放量与K/Cl比之间的定量关系[J].烟草科技，1998(5)：3-4.

[3] 许萍，宁敏，杨承华. 添加有机酸钾对卷烟焦油量等的影响[J].合肥工业大学学报，1999,22(3)：88-93.

[4] 方力，李樱. 烟草中钾离子分析方法的研究[J].烟草科技，1998(2)：23-24.

[5] 马淑英. ICP-AE法测定镀金溶液中氯化钾含量[J].理化检验:化学分册，2006，42(7)：580-581.

[6] 吴学兰.烟草中的钾元素原子吸收光谱法测定[J].烟草科技，1988(2)：23-24.

[7] 杜瑞华，周明松.连续流动分析法在烟草分析中的应用[J].中国测试技术，2007,33(3)：76-78.