四苯硼鈉-季銨鹽容量法快速測定造紙法再造煙葉中的鉀含量*

楊海健 王文領(lǐng) 李華雨 王曉飛

(河南卷煙工業(yè)煙草薄片有限公司，許昌 461100)

鉀是煙草中重要的化學(xué)元素之一，其含量與煙葉的色澤、燃燒性、持火力都有著密切的關(guān)系，因而對煙草品質(zhì)有重要影響[1-3]。對于造紙法再造煙葉的產(chǎn)品檢驗，鉀含量也是一項重要的化學(xué)指標(biāo)，其含量對產(chǎn)品的合格與否起著關(guān)鍵作用，因而對鉀含量的精確快速測定具有重要意義。目前通行的檢測方法是使用流動分析儀對糖、堿、氯、鉀進行綜合檢測，雖然該方法能基本滿足生產(chǎn)上的要求，但采用一種機理明確、快速準(zhǔn)確的方法對儀器檢測進行驗證并輔助分析是很有必要的。傳統(tǒng)的重量法和比濁法雖然有較高的精密度和準(zhǔn)確度，卻存在測定周期長、操作繁瑣等顯著缺點[4]；ICP-AES法、原子吸收光譜法等儀器檢測方法由于受制于高昂的儀器價格也較難得到廣泛應(yīng)用[5,6]。

筆者選用四苯硼鈉-季銨鹽容量法來對造紙法再造煙葉中的鉀含量進行快速檢測，并對檢測條件進行優(yōu)化。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

大容量振蕩器：HY-8A型，金壇市杰瑞爾電器有限公司；

高速多功能粉碎機：XT-100型，浙江永康市紅太陽機電有限公司；

電熱鼓風(fēng)干燥箱：101型，北京中興偉業(yè)儀器有限公司；

電子分析天平：AL204型，精度0.000 1 g，瑞士Mettler Toledo公司；

pH計：Seven Easy Plus S20P，瑞士Mettler Toledo公司；

四苯硼鈉、季銨鹽(溴代十六烷基三甲銨)、氫氧化鈉、氯化鉀、EDTA、鹽酸：分析純；

實驗用水為蒸餾水。

1.2 四苯硼鈉-季銨鹽容量法原理

在堿性介質(zhì)溶液中，加入過量的四苯硼鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液與鉀定量生成穩(wěn)定的四苯硼鉀白色沉淀，加入少量松節(jié)油包裹四苯硼鉀沉淀，過剩的四苯硼鈉同季銨鹽作用形成四苯硼季銨鹽沉淀。過量季銨鹽和達旦黃指示劑反應(yīng)形成粉紅色以指示終點。所涉及到的反應(yīng)為：

(1)沉淀反應(yīng)

B(C6H5)4-+K+→KB(C6H5)4↓Na[B(C6H5)4]+[N(CH3)3C16H33]Br→N(CH3)3C16H33B(C6H5)4↓+NaBr

(2)指示劑反應(yīng)

過量季銨鹽和達旦黃指示劑反應(yīng)，溶液顏色變粉紅色。

由于四苯硼鈉與季銨鹽所生成沉淀的穩(wěn)定性大于季銨鹽與達旦黃所形成離子的穩(wěn)定性，所以可用達旦黃指示滴定終點，從而間接測定鉀含量。

1.3 分析方法

(1) 鉀離子的提取

首先對再造煙葉樣品在80℃下烘2 h，然后進行粉碎。準(zhǔn)確稱取0.250 g粉碎后的再造煙葉樣品于50 mL三角瓶中，加入25 mL 5%乙酸，于振蕩器上振蕩浸取30 min。用定性濾紙過濾，棄去最初的幾毫升，濾液收集于三角瓶中按實驗方法用四苯硼鈉-季銨鹽容量法滴定。

(2) 標(biāo)定方法

準(zhǔn)確吸取標(biāo)準(zhǔn)氯化鉀溶液(K+含量為1 mg/mL)5 mL于錐形瓶中，加入5 mL 10%EDTA溶液、2 mL 10%NaOH溶液，然后緩慢加入10 mL四苯硼鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，邊加邊搖，放置10 min，加15滴松節(jié)油、6滴達旦黃，用季銨鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈粉紅色為終點。取10 mL四苯硼鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液進行空白試驗，按式(1)計算滴定度Tk。

(1)

式中：Tk——滴定度，每毫升季銨鹽相當(dāng)于鉀的質(zhì)量，mg/mL；

m——所取標(biāo)準(zhǔn)鉀溶液中鉀離子的質(zhì)量，mg；V0——空白溶液消耗季銨鹽的體積，mL；

V1——標(biāo)準(zhǔn)K+溶液中過量四苯硼鈉消耗季銨鹽的體積，mL。

(3)樣品分析

吸取含K+的再造煙葉的浸取液2 mL(加8 mL蒸餾水稀釋)于錐形瓶中，加入5 mL 10%EDTA溶液、l滴達旦黃，用10%NaOH溶液調(diào)至溶液由亮黃色變?yōu)殚冱S色，使高價金屬離子(Ca2+、Mg2+等)與EDTA充分絡(luò)合。緩慢加入10 mL四苯硼鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，邊加邊搖，放置10 min。加15滴松節(jié)油、5滴達旦黃，用季銨鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈粉紅色為終點。按式(2)計算K+的含量:

%

(2)

式中：w——K+含量;

V0——空白溶液消耗季銨鹽的體積，mL；

V2——試樣溶液中過量四苯硼鈉消耗季銨鹽的體積，mL；

W——試樣取樣量，mg。

2 結(jié)果與討論

2.1 精密度試驗

取本公司造紙法再造煙葉樣品2個，用四苯硼鈉季銨鹽容量法測定鉀含量6次，結(jié)果見表1。

表1 精密度試驗結(jié)果 %

從表1可知，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.7%，可見采用此方法測定造紙法再造煙葉中鉀含量的精密度較高。

2.2 加標(biāo)回收試驗

取適量已知鉀含量的造紙法再造煙葉浸取液，向試樣液中準(zhǔn)確加入一定量的鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，用四苯硼鈉-季銨鹽容量法測定鉀含量，結(jié)果見表2。由表2可知，該方法的平均加標(biāo)回收率達到99.14%，說明該方法具有較高的準(zhǔn)確度。

表2 加標(biāo)回收試驗結(jié)果

2.3 和流動分析儀(AA3)檢測結(jié)果的對比

為了進一步驗證所采用的四苯硼鈉-季銨鹽容量法的可靠性，進行了與連續(xù)流動分析儀(AA3)的對比檢測，試驗結(jié)果見表3。

表3 四苯硼鈉-季銨鹽容量法和流動分析儀的檢測結(jié)果對比

由表3可以看出，四苯硼鈉-季銨鹽容量法所得到的檢測結(jié)果普遍高于連續(xù)流動分析儀所得到的檢測結(jié)果，相差約10%左右。剔除這個系統(tǒng)誤差，修正后二者的相對誤差基本在2%以內(nèi)。這表明四苯硼鈉-季銨鹽容量法具有較好的可靠性，為造紙法再造煙葉中鉀含量的測定提供了一種重要的補充手段。

造成四苯硼鈉-季銨鹽容量法檢測結(jié)果高于AA3的主要原因可能是檢測原理的不同以及干擾離子的影響。連續(xù)流動分析儀(AA3)的檢測原理是依靠參與反應(yīng)物質(zhì)的充分混合以及相關(guān)化學(xué)反應(yīng)達到平衡為條件，通過產(chǎn)生顏色反應(yīng)，經(jīng)比色計檢測透光強度，得到相應(yīng)的峰值電信號，再通過標(biāo)準(zhǔn)曲線自動計算得到相應(yīng)的濃度[7]。由于對高精度的比色計對不同物質(zhì)所產(chǎn)生顏色的精確檢測，所以所得結(jié)果受其它物質(zhì)的干擾較少；而四苯硼鈉-季銨鹽容量法在滴定中不可避免地受到干擾物質(zhì)和干擾離子的影響，造成檢測結(jié)果偏大。

3 結(jié)語

采用四苯硼鈉-季銨鹽容量法對造紙法再造煙葉中的鉀含量進行了檢測，結(jié)果表明，該方法具有較好的精密度，加標(biāo)回收率高達99%以上。通過和流動分析儀(AA3)的檢測結(jié)果對比，剔除系統(tǒng)誤差，二者具有比較好的一致性；同時對造成系統(tǒng)誤差的原因進行了分析。本研究對造紙法再造煙葉中的鉀含量檢測提供了一種快速、準(zhǔn)確的方法。

[1] 汪波，屠兢，俞壽明，等. 鉀鹽在煙草燃燒過程中的作用[J].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報，2002,32(4)：433-439.

[2] 寧敏，戴亞，郭家明，等. 卷煙焦油釋放量與K/Cl比之間的定量關(guān)系[J].煙草科技，1998(5)：3-4.

[3] 許萍，寧敏，楊承華. 添加有機酸鉀對卷煙焦油量等的影響[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報，1999,22(3)：88-93.

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[6] 吳學(xué)蘭.煙草中的鉀元素原子吸收光譜法測定[J].煙草科技，1988(2)：23-24.

[7] 杜瑞華，周明松.連續(xù)流動分析法在煙草分析中的應(yīng)用[J].中國測試技術(shù)，2007,33(3)：76-78.