对火焰原子吸收光谱法测定铝电解质中钾含量条件优化的探讨

田忠莉 苟小海 赵成栋 辛连红

（黄河鑫业有限公司，青海 西宁811600）

铝电解质是电解铝过程中的重要的中间产品，主要构成包括冰晶石、氟化铝、氧化铝及少量的氟化钙、氟化钾、氟化镁、氟化锂等添加剂，以及随原料带入的二氧化硅、三氧化二铁等成分。在电解生产中，一定量钾盐的加入，有提高电流效率、降低电解质初晶温度、减少电流消耗、防止环境污染的优点。但钾盐加入过多也会给生产带来不利影响。因此准确地化验出铝电解质中钾含量对铝电解生产尤为重要。火焰原子吸收光谱法测定铝电解质中钾含量方法，是将铝电解质试样用高氯酸赶尽氟，用盐酸溶解，用空气- 乙炔火焰，测量吸光度，从而计算出铝电解质中钾含量。本文通过条件试验，优化确定了火焰原子吸收光谱法测定铝电解质中钾含量的分析条件，使分析结果准确度更高，操作简便、干扰少，可为电解车间生产提供可靠的指导数据。

1 实验部分

1.1 主要试剂

1.1.1 HClO4（ρ=1.67g/cm3)。

1.1.2 H2SO4（ρ=1.84g/cm3)。

1.1.3 HCl(1+1)。

1.1.4 钾标准溶液：称取1.9068g 氯化钾（预允在400-500℃灼烧至恒量，无裂爆声，冷却至室温后使用），于300ml 锥形瓶中，溶于少量的水后，移入1000ml 容量瓶中，用水稀释至刻度摇匀，存储于聚乙烯瓶中，此溶液1ml 含有1mg 钾。

1.1.5 钾标准溶液：移取5ml 钾标准溶液（1.1.4）于500ml 容量瓶中以水稀释、定容，贮存于聚乙烯瓶中。此溶液1ml 含有0.01mg 钾。

1.2 主要仪器和设备

1.2.1 铂金皿：平底，直径70mm,高35mm。

1.2.2 电热板。

1.2.3 原子吸收分光光度计。

2 条件试验

2.1 溶剂的选择

称取0.2±0.0002g 铝电解质试样（已研磨至粒度为74μm，在110℃烘过），置于铂金皿中，加少量水润湿，加入2mlHClO4（1.1.1）,低温加热并冒白烟，白烟冒尽后冷却。用少量水冲洗铂金皿壁，再加入2mlHClO91.1.1)4，加热蒸干至冒尽白烟，冷却。对2101、2102、2103、2104、1105 五个样品分别用高氯酸（1.1.1）硫酸（1.1.2）做为溶剂，溶解效果如表1。

表1 溶剂的选择

从表1 可以看出，用HClO4溶解试样，蒸发赶走低沸点酸后，残渣加水很容易溶解，而用H2SO4溶解试样不完全，且蒸发后的残渣不易溶解，分析结果偏低。

2.2 滤纸的选择

对2206、2207、2208、2209、2210 五 个 样 品 溶 解 后，加 入5mlHCl(1.1.3)和20ml 水，加热溶解盐类，将溶液分别用不同层数、不同速度定量滤纸过滤于250ml 容量瓶中，过滤效果如表2。

从表2 可以看出，用2 层中速定量滤纸进行过滤，过滤效果较好，易过滤，过滤时间也适中，且不易穿滤。

2.3 工作电流的选择

工作电流的大小直接影响灯放电的稳定性和锐线光的输出强度。灯电流小，能使辐射的锐线光普线窄、使测量灵敏度高，但灯电流太小时由于透过光太弱，需提高光电倍增管灵敏度的增益，此时会增加噪声、降低信噪比；若灯电流过大，会使辐射的锐线光的强度下降，背景增大，也使灵敏度下降，还会加快灯内惰性气体的消耗，缩短灯的使用寿命。日常工作的工作电流保持额定电流的40%-60%较为合适，在电解质中钾的测定实验中，选择灯电流为10.0mA。

2.4 燃烧器高度的选择

为保证测定的灵敏度高，使光源发出的锐线光通过火焰中基态原子密度最大的“中间薄层区”。这个区域火焰比较稳定，干扰也少，约位于燃烧器狭缝口上方2-10mm 附近，通过实验，确定电解质中钾的测定实验中，选择燃烧器高度为7.5mm。

2.5 狭缝宽度的选择

当共振线附近存在干扰时，狭缝宽度的选择就尤为重要。确定狭缝宽度，既要考虑能将共振线和邻近的非吸收谱线分开，也要使单色器有一定的集光本领。对于钾元素，无干扰线、谱线简单，可采用较宽的狭缝以减少灯电流和光电倍增管的高压来提高信噪比，增加稳定性。在电解质中钾的测定实验中，选择狭缝宽度为5mm。

表2 不同滤纸的选择

2.6 测定吸收波长（分析线）的选择

移取过滤好的试液25ml 置于100ml 容量瓶中，以水定容。工作曲线：移 取（0、1.00、2.00、3.00、4.00、7.00）ml钾（1.1.5)标准溶液分别置于100ml 的容量瓶中，在原子吸收分光光度计波长为766.5nm 处，用空气- 乙炔贫燃性火焰测量其吸光度。对2322、2323、2324、2325、2326 五个样品分别在766.5nm、440.4nm 处测定，分析结果见表3。

从表3 可以看出，低浓度钾测定时，选择分析线440.4nm时，分析结果偏低，所以应选择灵敏线766.5nm 处测定，测定高浓度钾量时，选择次灵敏线440.4nm。

表3 分析线的选择

3 讨论

本文通过条件试验的探讨，确定火焰原子吸收光谱法测定铝电解质中钾浓度的分析条件：溶解试样时选择用高氯酸代替硫酸溶解；过滤时选择2 层定量中速滤纸；原子吸收仪测定时选择灯工作电流为10.0mA、燃烧器高度为7.5mm、狭缝宽度为5mm、分析线766.5nm。以此优化了传统测定方法的分析条件，分析结果准确度高、分析时间短、对环境影响小、节能降耗，可为电解车间生产提供可靠的指导数据。

4 注意事项

4.1 溶解试样时，选择用HClO4（ρ=1.67g/cm3) 代替H2SO4（ρ=1.84g/cm3)做为溶剂。

4.2 过滤时选择两层中速定量滤纸，滤纸不能穿滤，采用倾泻法过滤，洗涤时采用少量多次的原则，使用少量洗涤液，洗后尽量淋干，多洗几次。

4.3 可根据试液中需要测定的浓度选取有适当梯度的3-5个点（不包括零浓度溶液）绘制工作曲线。最高浓度标准溶液吸光度控制在0.3-0.7 范围内。

4.4 原子吸收仪测定时，钾浓度较低的选择分析线766.5λ/nm，钾浓度太高时可选择次灵敏线440.4λ/nm 处测定。

4.5 对电解质样品的要求：电解质样品具有代表性，不能含有炭渣等其它杂质，电解质样品粒度为74μm。