复混肥中氧化钾含量分析方法技术研究

2013-09-05龙献海刘文洪朱正红

石油化工应用 2013年6期

龙献海，刘文洪，朱正红

（中国石油宁夏石化公司，宁夏银川 750026）

氧化钾是复混肥中单一养份的重要控制指标，它的快速、准确分析关系到工艺操作依据分析数据及时、合理调整原料配比，生产合格产品，避免原料浪费和生产成本的增加。国家标准中四苯基合硼酸钾重量法测定氧化钾含量，准确度虽高，但操作繁琐，费时冗长，单样分析需4.5 h。对于生产中间控制来说，4.5 h后的数据严重滞后，不能有效指导工艺调整。经过大量实验，合理控制称样量、以火焰光度法测定复混肥中氧化钾含量35～40 min即可完成，测定准确度、精密度均较好，完全满足工艺生产中间控制所需。

1 实验原理

火焰光度法是原子发射光谱法的一种，以火焰作为激发源，钾元素在火焰的激发下发出特征光谱，以光电系统测量其特征谱线的光谱强度，与标准溶液的光谱强度对比，即可测得钾含量。

2 仪器与试剂

FP640型火焰光度计；空气压缩机。

KCl标准溶液：准确称取于120℃烘干后的氯化钾0.931 9 g，溶于1 L容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。此溶液KCl浓度为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。此溶液浓度为5.0×10-4mol/L。

3 测定步骤

称取2.000 0 g复混肥粉碎样品于250 mL烧杯中，加水至150 mL，于电炉上加热至沸腾并保持5 min，取下冷却，定容于250 mL容量瓶中。干过滤，弃去最初50 mL滤液，吸取10 mL滤液于另一250 mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。

打开火焰光度计，调整燃气与空气比例至火焰稳定后，用蒸馏水进样调零，再用5.0×10-4mol/L KCl工作液进样调满度，反复数次，直至零点与满度指示稳定后，以待测样品进样，记下读数，换上蒸馏水清洗雾化室，关闭电源。

结果计算：

式中：C标-KCl工作溶液浓度 5.0×10-4mol/L；MK2OK2O 摩尔质量，94；V-稀释样品体积，0.25 L；A标-KCl工作液的光谱强度，50；A样-试样光谱强度；m-试样质量，g。

4 结果与讨论

4.1 氧化钾含量为6%时，火焰光度法与重量法的测定值（见表1）

将10 mL样品滤液改为吸取5 mL滤液，测定值（见表2）。

将样品2.0 g改为称取1.5 g，测定值（见表3）。

三组对比数据表明：光谱强度越接近满度值，测定值与重量法就越接近；光谱强度与满度值的负偏差变大，测定值略高于重量法。

4.2 氧化钾含量为15%时，火焰光度法与重量法测定值（见表4）

将10 mL样品滤液改为吸取5 mL滤液，测定值（见表5）。

将2.0 g改称取1.5 g，10 mL滤液取5 mL滤液，测定结果（见表6）

三组对比数据表明：光谱强度高于满度值时，测定值会低于重量法；光谱强度与满度值的正偏差越大，与重量法的负偏差就越大。

4.3 复混肥中7%＜K2O%≤9%时，称样量分别为2.0 g、1.5 g，火焰光度法与重量法测定结果（见表7）

三组对比数据表明：光谱强度与满度值的正偏差不太大时，测定值与重量法的偏差也不太大，在一定范围内几乎没有偏差。

5 结论

综合上述分析数据，根据曲线回归方程，可以得知：光谱强度越接近满度时，测定值越趋近于真值，在满度范围外，光谱强度与浓度的线性关系变差，测定值与真实值之间发生较大偏差。考虑称样量、滤液吸取量与计算公式三者之间的关联关系，以大量实验数据为佐证，验证了火焰光度法的可靠性：光谱强度控制在30～50，测定数据准确度较高，最大光谱强度不能超过52。根据氧化钾含量的不同，可选择适宜的称样量、取液量组合进行测定，以保证测定结果准确。具体称样量、取液量、计算公式（见表8）。

表1 火焰光度法与重量法的测定结果对比

表2 改变溶液取样量后火焰光度法的测定数据

表3 改变称样量后火焰光度法的测定数据

表4 火焰光度法与重量法的测定结果对比

表5 改变溶液取样量后火焰光度法的测定数据

表6 改变称样量后火焰光度法的测定数据

表7 不同称样量火焰光度法与重量法的测定结果

表8 称样量、滤液吸取体积与计算公式的关系

6 效果验证

依据本文阐明的操作方法，选择氧化钾理论含量为6%、7%、9%、15%等4种具有代表性的样品，分析方法改进前后测量数据（见表9）。

国家标准四苯基合硼酸钾重量法测定氧化钾含量规定，平行测定和不同实验室测定结果的允许差应符合表10的规定。结合宁夏石化公司复合肥生产实际，以节约生产成本为出发点，确定测量复混肥中氧化钾含量时，火焰光度法与国家标准重量法测定值允许绝对误差为0.30%。从实验数据可以看出，改进后的火焰光度法与国家标准重量法测定值的相对误差不超过1.0%。以公司现有复混肥品种中最高氧化钾含量15%换算，绝对误差低于0.15%，完全满足工艺生产控制所需。