火焰光度法测定长石中氧化钾、氧化钠时两者相互干扰的研究

张耀华，孟 燕，赵 鹏，从相军

(中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队，山东 济南 250100)

长石是玻璃陶瓷工业的主要原料，其品质高低主要取决于K2O、Na2O、Fe2O3、TiO2等的含量[1-6]。长石中氧化钾、氧化钠含量可采用火焰光度法或原子吸收法来测定[7-12]。原子吸收法原子化效率较低、操作繁琐、测定上限低等；火焰光度计因具有快速便捷的优势而被普遍应用[3]，测定时存在着诸多影响准确度的因素，其中溶液中酸度、共存钙、镁、铁等离子的影响已有文献报道[11-12]，但是对长石中高含量氧化钾、氧化钠之间的相互影响还未有系统研究报道。本文研究了采用FP640型火焰光度计测定长石中氧化钾、氧化钠含量时两者的相互干扰，并提出消除干扰方案，效果理想。本方法对准确测定长石中氧化钾、氧化钠含量具有一定指导意义。

1 试验部分

1.1 试验原理

长石中的氧化钾、氧化钠大部分以硅酸钾、硅酸钠形式存在。长石中加入氢氟酸溶样，把二氧化硅挥发除净后，钾钠元素经稀硝酸加热提取到溶液中，以离子状态存在，若长石样品中钙元素含量较高可加三氯化铝—硫酸溶液抑制[7]，处理试样后，在火焰光度计上测定氧化钾、氧化钠含量。

1.2 主要仪器和试剂

FP640火焰光度计。试验用水为去离子水，氢氟酸(ρ=1.15g/mL)，硫酸(1+1)，硝酸(1+1)。

标准氧化钾、氧化钠溶液的配制：准确称取经105℃烘干2h的基准氯化钠1.885 8g，氯化钾1.583 1g，分别溶于水中，移入1 000mL容量瓶中，用水稀释至刻度。两瓶溶液相当于氧化钠标准液(1mg/mL)和氧化钾标准液(1mg/mL)。

长石标准物质：8325(氧化钾：12.85%，氧化钠：2.65%)；8326(氧化钾：0.76%，氧化钠：10.65%)。

1.3 标准曲线绘制及标准物质测定

在以往检测工作中发现在采用GB/T 14506.11-2010[13]标准曲线测定长石时，读取的数据往往不在曲线的中间部分，且分取试液少，系统误差增大，故本次调整了氧化钾、氧化钠标准系列浓度，样品溶解定容后直接测定，若超出曲线可稀释后测定。

在6个250mL容量瓶中，分别移入氧化钾标液0、1.25、2.50、3.75、5.00、10.00mL，各加入1+1盐酸5mL，用水稀释至刻度摇匀(相当于0、5、10、15、20、40μg/mL氧化钾的标准系列溶液)。

在6个250mL容量瓶中，分别移入氧化钠标液0、1.25、2.50、3.75、5.00、7.50mL各 加 入1+1盐酸5mL，用水稀释至刻度摇匀(相当于0、5、10、15、20、30μg/mL氧化钠的标准系列溶液)。

分别于火焰光度计上测定氧化钾和氧化钠的标准系列，依据各点对应的读数绘制工作曲线(图1、图2)。

图1 氧化钾的标准曲线

图2 氧化钠的标准曲线

准确称取0.1000g长石标准物(8325和8326)，每个样品平行三次，至铂金坩埚，后续依据GB/T 14506.11-2010[13]溶样，定容至250mL容量瓶，测定氧化钾和氧化钠含量。

1.4 结果与讨论

依据DZ/T0130-2006《地质矿产实验室测试质量管理规范》[14]，采用火焰光度计按照GB/T 14506.11-2010中3.4、3.5部分测定长石标准样品8325、8326(表1)。由以上结果可知，用传统方法检测钾长石和钠长石时，氧化钾的结果比较稳定，氧化钠的结果会出现超差现象，根据数据初步判断含量高的氧化钾对氧化钠产生了干扰。

表1 试验结果及判定

2 干扰试验及消除

火焰光度法测定长石中氧化钾和氧化钠时，由于存在电离干扰，在依据GB/T 14506.11-2010《硅酸盐岩石化学分析方法》[13]测试长石标准矿物的实践中，发现氧化钾、氧化钠会互相影响导致检测结果不合格。因此，需做氧化钾、氧化钠相互干扰以及消除方法的试验。

2.1 氧化钾对氧化钠的干扰试验

分三组进行，每组5个容量瓶，配制不同浓度比例的氧化钾、氧化钠混合溶液系列。三组系列中氧化钠的浓度分别是10、20、30μg/mL，每组中5瓶溶液中氧化钾浓度分别是0、6、12、18、24μg/mL。氧化钠浓度为10μg/mL时，随着氧化钾浓度的增加会导致氧化钠读数偏大13.33%～50.00%；氧化钠的浓度为20μg/mL时，随着氧化钾浓度的增加会导致氧化钠读数偏大8.00%～34.00%；氧化钠的浓度为30μg/mL时，随着氧化钾浓度的增加会导致氧化钠读数偏大4.29%～15.71%(表2)。溶液中含有氧化钾会导致氧化钠的测定结果偏高，氧化钾含量越高对氧化钠的测定干扰越大，为正干扰，并且氧化钾对溶液中含量低的氧化钠影响更大。

表2 氧化钾对氧化钠的干扰试验结果

2.2 氧化钠对氧化钾的干扰试验

取5个容量瓶，配制不同浓度比例的氧化钾、氧化钠混合溶液系列。系列中氧化钠的浓度分别是0、4、8、16、24μg/mL，氧化钾浓度都是10μg/mL，测定结果如表3。

表3 氧化钠对氧化钾的干扰试验结果

试验结果表明：不同浓度的氧化钠对氧化钾的干扰不大，最大相对误差为4%，符合小于5%的质量控制要求，干扰可忽略。

2.3 干扰及消除

由以上试验分析可知，氧化钾对氧化钠产生的干扰较大，为正干扰，氧化钠对氧化钾的干扰可忽略。因此，在实际样品分析中，可先测定氧化钾，已知一批样品中氧化钾的含量后，配制一套氧化钾浓度和样品相同或相近，不同氧化钠浓度的标准溶液系列，来测定氧化钠的含量。可大大降低氧化钾、氧化钠共存时的相互干扰，重点消除氧化钾对氧化钠的干扰。本文选取了利用传统方法会出现结果超差的标准物质8325用该方法测试。

3 样品分析

3.1 测试方法

准确称取0.1000g长石标准物(8325)，每个样品平行三次，至铂金坩埚→加入1.00mL硫酸，2mL硝酸，10mL氢氟酸→蒸发近干→取下冷却→加5mL硝酸→加热至溶液清亮→转移至250mL容量瓶→定容，摇匀→在火焰光度计上测定仪器读数。

首先测定氧化钾，已知样品中氧化钾含量后，配制一套氧化钾浓度和样品相近，不同氧化钠浓度的混合标准溶液系列，测定氧化钠的含量。用火焰光度计上测得标准物质8325的读数后，在绘制的标准曲线上读取数值，计算样品中氧化钠的含量(图3)。

图3 氧化钠的标准曲线

3.2 分析结果

按照3.1测试方法进行长石标准物质分析，样品(8325)试验及判定结果见表4。

表4 样品（8325）试验及判定结果

依据DZ/T0130-2006《地质矿产实验室测试质量管理规范》[14]要求，利用此方法测定的长石标准物质8325的试验结果判定合格。

3.3 回收率分析

取一只250mL容量瓶，向其中加入氧化钾400mg、氧化钠800mg，后续处理步骤同3.1。加标回收率检测结果见表5。结果表明：本次试验氧化钾加标回收率99.00%，氧化钠加标回收率98.50%，均大于95%。加标回收试验结果合格符合质量控制要求。进一步验证了此方法对消除氧化钾对氧化钠干扰的可行性。

表5 加标回收率

4 结论及问题

(1)溶液中氧化钾含量越高对氧化钠的测定干扰越大，为正干扰，并且对含量低的氧化钠影响更大；溶液中氧化钠含量对氧化钾的影响可忽略。

(2)本文所述去除干扰方法，可大大降低氧化钾、氧化钠共存时的影响，检测结果准确。

(3)本方法同样适用于氧化钾或氧化钠含量在0.5%～20%的岩石矿物，特别是对钾长石中氧化钠的测定准确性高。