阴阳离子色谱联用技术在氯化钾检测中的应用

张长胜

（中海油服油田化学事业部油田化学研究院，天津 300459）

目前，工业氯化钾按生产工艺的不同分别执行相应质量控制标准，GB/T 7118—2008《工业氯化钾》适用于从光卤石中提取的工业氯化钾产品；GB/T 6549—2011《氯化钾》适用于含钾卤水和含钾盐矿按各种工艺生产的工农业用氯化钾产品[1-2]。但是在这两个标准GB/T 7118—2008 和GB/T 6549—2011 的样品处理过程中均运用了加热煮沸，此方法中部分铵根离子与金属离子络合形成稳定的络合物，采用煮沸不能全部消除会引起检测数据的误差大[3-5]。除了要求对氯化钾或氧化钾的含量进行检测以外，通常还运用质量法、容量法或光度法等分析方法检测不同溶液中各种离子的浓度[6-7]，采用标准曲线计算各种物质的含量，该方法操作复杂、灵敏度低、容易受干扰、数据不精确，已不能满足实际工业氯化钾的检测。因此，室内研发建立阴阳离子色谱联合技术检测氯化钾各种化学物质的浓度，该方法操作简单、快速、灵敏、能够进行多组分离子的测定，为工业氯化钾检测技术提供技术支撑。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

阳离子色谱仪、阴离子色谱仪（Aquion RFIC，赛默飞世尔科技（中国）有限公司）；超纯水机（山东汀兰环保科技有限公司）。

多元素标准溶液NCS142083（Ca2+、NH4+、K+、Na+、Mg2+、Li+混合标准溶液），钢研纳克检测技术股份有限公司；标准溶液NCS142019（F-、Cl-、SO42-、Br-、NO3-），钢研纳克检测技术股份有限公司；超纯水，实验室自制。

1.2 测试所需样品

测试所需未知含量的工业氯化钾样品，见表1。

表1 未知含量工业氯化钾样品

1.3 色谱条件

（1）阴离子色谱：淋洗液为20 mmol/L KOH 溶液、流速为1 mL/min、进样体积20 μL、外标法定量；

（2）阳离子色谱：淋洗液为20 mmol/L 甲基磺酸溶液、流速为1 mL/min、进样体积20 μL、外标法定量。

1.4 测试方法

（1）氯化钾样品溶液制作：称取氯化钾样品0.1 g，称准至0.001 g，然后置于100 mL 烧杯中，加水30 mL左右，待其充分溶解后倒入100 mL 容量瓶中，再加水稀释至刻度线并摇匀。另取1 mL 上述溶液至100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度线并摇匀备用；

（2）利用阴阳离子色谱法检测氯化钾样品溶液中各离子的浓度，采用外标法计算工业氯化钾样品中各种化学成分的含量[8]。

2 结果与讨论

2.1 线性关系

参考标准GB/T 7118—2008 中列出的氯化钾样品中各种化学物质含量指标要求[9-10]，首先用标准溶液配制每种离子的标准工作液，然后利用阴阳离子色谱检测混合标准溶液中阴阳离子浓度，实验结果见图1。

图1 混合标准溶液的色谱图

从图1 检测数据可以看出：本文建立的离子色谱方法，色谱峰峰形尖锐而对称、基线平稳、分离效果好，可以满足实验测试需求。

然后将检测数据进行处理，根据阴/阳离子混合标准溶液浓度梯度从低到高依次进样分析，以各阴/阳离子质量浓度为横坐标，以色谱峰面积为纵坐标，绘制校正曲线并拟合计算回归方程和相关系数。得到各种离子的校正曲线，各阴阳离子色谱原始校正曲线见图2。

图2 阴阳离子色谱原始校正曲线

同样得到各离子的线性响应范围及相关系数，见表2。

表2 各离子的回归方程及相关系数

从表2 可以发现，氯化钾样品溶液中各离子的校正曲线线性相关系数均大于0.999 00，说明线性关系良好。

2.2 测试分析

分别从样品1、样品2、样品3 取样，按照1.4 中的方法配制氯化钾样品溶液，取样量见表3。

表3 配制氯化钾样品溶液取样量

采用阴阳离子色谱联用技术对所配制的氯化钾溶液进行检测，各离子的浓度见表4。

表4 阴阳离子色谱联用技术检测氯化钾样品溶液中各离子的浓度数据表 单位：mg/L

通过表3、表4 数据可知，计算氯化钾样品溶液中离子所占的质量分数，然后采用阴阳离子色谱联用技术检测氯化钾的质量分数并开展对比分析，见表5。

表5 氯化钾样品检测结果 单位：g/100g

将表5 中测得的实验数据和GB/T 7118—2008《工业氯化钾》中对工业氯化钾理化指标进行对比，可以看出样品1、样品2 符合工业氯化钾优级指标。从表5 实验数据也不难发现，阴阳离子色谱联用技术测试得到的各样品中氯化钾的有效含量与质量法测定的结果差别不大；可是质量法由于灵敏度较低，对于样品中较小含量的钙、镁离子和硫酸根离子不能精确地检测，从而导致氯化钠的含量计算误差较大。

3 结论

通过阴阳离子色谱联用技术检测工业氯化钾样品的有效含量，攻克了传统质量法操作步骤繁琐、灵敏度低、受干扰性大及无法检测钠离子等缺点。从以上研究数据可以得出，该方法检测氯化钾溶液中各离子线性相关系数r 大于0.999 00，方法简便可靠，通过阴阳离子色谱的联用即可完成氯化钾溶液中所有需要检测的离子浓度，适用于工业氯化钾的质量控制，是一种科学、高效的工业氯化钾新型检测技术，建议推广使用。