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）

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）中的碳酸根含量测定，普遍使用酸碱滴定法[1,2]。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[3，4]。

化学蒸气发生进样技术已经被广泛应用在ICP-AES测定中[5，6]。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：1g/L,用基准碳酸钠（105℃烘干2h）配制。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CO2。

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 L/min，雾化器压力25PSI，样品溶液流量2mL/min，废液流量3mL/min，碳测定波长247.86nm，使用轴向测光。

1.3 实验原理

由于室温下CO2在水中溶解度比较大（室温下1L水可溶解1.45gCO2）[7]，当混合氢氧化钾溶液与稀盐酸时，生成CO2溶解在原水溶液中，当用ICPAES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CO2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-1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400mg·L-1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3σ计算检出限，获得检出限为0.043 mg·L-1;重复测定10次质量浓度为10 mg·L-1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1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］H G/T 3688—2000高品质片状氢氧化钾行业标准[S].

［2］王尔贤.评《高品质片状氢氧化钾》行业标准[J].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[J].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[J].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.

［6］Dedina J., Tsalev D. Hydride Generation Atomic Absorption Spectrometry[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]北京:高等教育出版社,1992：576-577.