多孔硝酸铵中添加剂含量的测定方法改进研究

2020-09-09付生录张晓芳

山西化工 2020年4期

付生录，张晓芳

(山西中煤平朔能源化工有限公司，山西朔州 036800)

引言

山西中煤平朔能源化工有限公司建设一套30万t/a的合成氨装置、两套18万t/a的硝酸装置和两套20万t/a的硝铵装置。硝铵装置工艺技术采用国际上较先进的原法国KALTENBACH-THOQING公司工艺，由化学工业第二设计院设计。

多孔硝酸铵中添加剂含量是关系到多孔硝酸铵爆破性能的关键指标。目前，通常使用的检测方法是分光光度法，由于该方法需要先测定出多孔硝酸铵中水分，从而影响多孔硝酸铵的称取质量，多孔硝酸铵的吸光度比较大，最终会导致添加剂误差较大，所以需要改进方法，减少分析步骤，减少误差因素，缩小误差，从而创新出原子吸收法。原子吸收法与分光光度法相比具有操作简单、分析速度快、试剂和样品消耗小、便于自动化的优势，大大节约了时间和人力，并且误差大大减小。本文就使用原子吸收仪测定多孔硝酸铵中添加剂含量进行研究和探讨[1]。

1 实验部分

1.1 火焰原子吸收法测定

1.1.1 仪器

1) 分析天平：MS204S，瑞士梅特勒-托利多集团。

2) 原子吸收：AAnalyst400，美国珀金埃尔默公司。原子吸收光谱仪工作参数见表1。

表1 火焰原子吸收光谱仪工作参数

1.1.2 标准物质和主要试剂

1) KT添加剂

型号：SK FERA EXP，西班牙花王；组成：阴离子表面活性剂复配体；外观：棕色粉末；气味：无味；挥发性：3%～5%；水溶性：可溶于水；密度：0.50 g/cm3；pH值：6.5～8.5(10%水溶液,20 ℃)。

2) KT添加剂标准溶液

称取0.050 0 g KT添加剂(干料，称准至0.000 2 g)，加水溶解后，移入1 000 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，充分混匀，此溶液每毫升含KT添加剂0.050 0 mg。

3) 超纯水，电阻率≥18 MΩ·cm。

1.1.3 原理

多孔硝酸铵中添加剂属于阴离子表面活性复配剂，可溶于水，其成分中含有钠元素，所以通过原子吸收检测钠元素来对添加剂定量[2]。

1.1.4 实验步骤

1) 由添加剂标准储备液配制标准工作液，定容了100 mL塑料容量瓶，见表2。

表2 添加剂标准工作液

2) 启动火焰原子吸收仪，按照表1工作条件测定钠元素的吸光度值，以质量浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线，见第38页图1。

3) 取1 g多孔硝酸铵颗粒溶解后定容到100 mL容量瓶中，测定样品溶液。

图1 原子吸收法测定添加剂含量的标准曲线

1.2 分光光度计法测定

1.2.1 适用范围

不含有填料或无机包裹剂的多孔硝酸铵。

1.2.2 原理

利用KT添加剂在270 nm处有明显的吸收，从而测定其含量。

1.2.3 试剂与溶液

1) 硝酸铵，分析纯。

2) 20 g/L硝铵溶液：称取20.00 g硝酸铵(分析纯)于烧杯中，加适量水溶解，稀释定容到1 000 mL 容量瓶中。

3) KT添加剂标准溶液

称取0.050 0 g KT添加剂(干料，称准至0.000 2 g)，加水溶解后，移入1 000 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，充分混匀，此溶液每毫升含KT添加剂0.050 0 mg。

1.2.4 仪器

分析天平：MS204S，瑞士梅特勒-托利多集团；双光束紫外/可见分光光度计，UV-2601，北京北分瑞利分析仪器(集团)有限责任公司；容量法水分仪，870 KF Titrino plus，瑞士万通中国有限公司。

1.2.5 操作步骤

1.2.5.1 标准曲线的绘制

1) 按表3分别吸取溶液于5个100 mL比色管中，然后用蒸馏水稀释至刻度，混匀。

表3 标准系列

2) 在270 nm下，用1 cm石英比色皿，以试剂空白作参比，分别测定吸光度，用回归法计算出标准曲线的斜率K(K=C/A)，见图2。

1.2.5.2 样品测定

1) 称样量确定：多孔硝酸铵称样量=1.000/1-ω(H2O)。

图2 分光光度法测定添加剂含量标准曲线

2) 称取适量样品(称准至0.000 2 g)，加入50 mL烧杯中，加入20 mL蒸馏水溶解后，转移到100 mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，用10 g/L硝酸铵溶液作参比，在270 nm下，用1 cm石英比色皿测定其吸光度。

1.2.6 结果表示[见式(1)]

(1)

式中，A为样品的吸光度；K为标准曲线斜率；m为试样质量，g。

2 结果及讨论

2.1 准确度

对6种样品质量浓度在0.35 mg/mL～1.58 mg/mL内，按照加标量一般为待测物0.5倍～2倍，且加标后的总含量不应超过方法的测定上限，对其分别加标0.50 mg 和1.50 mg，按照两种实验方法，对样品加标测定，结果见表4。

表4 加标回收实验结果分析

加标回收实验的结果表明,原子吸收法测得的样品加标回收率在98.6%～104.4%，平均值是101.1%，分光光度法测定样品的加标回收率在98.2%～103.0%，平均值是101.2%；原子吸收法能获得很好的回收率,相对分光光度法更好，从而进一步确认了原子吸收分析方法的准确性，符合国家回收标准90%～110%。

2.2 精密度

对高、低两种浓度加标，使其加标质量达到0.50 mg和1.50 mg，每种加标浓度分别测定6次,并计算加标回收率和其相对标准偏差，测定结果见表5。

由表5可见，使用原子吸收法对同一样品多次测定值的标准偏差和相对标准偏差都较分光光度法小,其相对标准偏差RSD<2%,远小于分光光度法的相对标准偏差，有较好的重现性和精密度,从而也证实了仪器的稳定性。

表5 精密度实验结果 mg

2.3 方法检测限(DL)

本实验空白实验中未检出目标物质，依据《环境监测分析方法标准制修订准则》(HJ168-2010)中方法检出限的规定，本实验按照样品分析的全部步骤，配制1.00 mg添加剂溶液在100 mL塑料容量瓶中，连续测定7次,数据见表6，其标准偏差δ分别为0.001 7和0.002 3，由单侧t值表查出，当置信水平为99%时，自由度f=n-1=6，t(n-1,0.99)=3.143,根据公式MDL=t(n-1,0.99)·δ计算，原子吸收法检出限为5 μg/L、分光光度法检出限为7 μg/L。对于单一组分的分析方法，实验室空白加标样品浓度未超过计算出的方法检出限的10倍，且不低于计算出的方法检出限，无需重新进行测定，其方法检出限合理[3]。

据公式DL=3.143δ可得原子吸收法DL=5 μg/L,低于分光光度法DL=7 μg/L，完全满足生产需要。