對火焰原子吸收光譜法測定鋁電解質中鉀含量條件優化的探討

田忠莉 茍小海 趙成棟 辛連紅

（黃河鑫業有限公司，青海 西寧811600）

鋁電解質是電解鋁過程中的重要的中間產品，主要構成包括冰晶石、氟化鋁、氧化鋁及少量的氟化鈣、氟化鉀、氟化鎂、氟化鋰等添加劑，以及隨原料帶入的二氧化硅、三氧化二鐵等成分。在電解生產中，一定量鉀鹽的加入，有提高電流效率、降低電解質初晶溫度、減少電流消耗、防止環境污染的優點。但鉀鹽加入過多也會給生產帶來不利影響。因此準確地化驗出鋁電解質中鉀含量對鋁電解生產尤為重要。火焰原子吸收光譜法測定鋁電解質中鉀含量方法，是將鋁電解質試樣用高氯酸趕盡氟，用鹽酸溶解，用空氣- 乙炔火焰，測量吸光度，從而計算出鋁電解質中鉀含量。本文通過條件試驗，優化確定了火焰原子吸收光譜法測定鋁電解質中鉀含量的分析條件，使分析結果準確度更高，操作簡便、干擾少，可為電解車間生產提供可靠的指導數據。

1 實驗部分

1.1 主要試劑

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 鉀標準溶液：稱取1.9068g 氯化鉀（預允在400-500℃灼燒至恒量，無裂爆聲，冷卻至室溫后使用），于300ml 錐形瓶中，溶于少量的水后，移入1000ml 容量瓶中，用水稀釋至刻度搖勻，存儲于聚乙烯瓶中，此溶液1ml 含有1mg 鉀。

1.1.5 鉀標準溶液：移取5ml 鉀標準溶液（1.1.4）于500ml 容量瓶中以水稀釋、定容，貯存于聚乙烯瓶中。此溶液1ml 含有0.01mg 鉀。

1.2 主要儀器和設備

1.2.1 鉑金皿：平底，直徑70mm,高35mm。

1.2.2 電熱板。

1.2.3 原子吸收分光光度計。

2 條件試驗

2.1 溶劑的選擇

稱取0.2±0.0002g 鋁電解質試樣（已研磨至粒度為74μm，在110℃烘過），置于鉑金皿中，加少量水潤濕，加入2mlHClO4（1.1.1）,低溫加熱并冒白煙，白煙冒盡后冷卻。用少量水沖洗鉑金皿壁，再加入2mlHClO91.1.1)4，加熱蒸干至冒盡白煙，冷卻。對2101、2102、2103、2104、1105 五個樣品分別用高氯酸（1.1.1）硫酸（1.1.2）做為溶劑，溶解效果如表1。

表1 溶劑的選擇

從表1 可以看出，用HClO4溶解試樣，蒸發趕走低沸點酸后，殘渣加水很容易溶解，而用H2SO4溶解試樣不完全，且蒸發后的殘渣不易溶解，分析結果偏低。

2.2 濾紙的選擇

對2206、2207、2208、2209、2210 五 個 樣 品 溶 解 后，加 入5mlHCl(1.1.3)和20ml 水，加熱溶解鹽類，將溶液分別用不同層數、不同速度定量濾紙過濾于250ml 容量瓶中，過濾效果如表2。

從表2 可以看出，用2 層中速定量濾紙進行過濾，過濾效果較好，易過濾，過濾時間也適中，且不易穿濾。

2.3 工作電流的選擇

工作電流的大小直接影響燈放電的穩定性和銳線光的輸出強度。燈電流小，能使輻射的銳線光普線窄、使測量靈敏度高，但燈電流太小時由于透過光太弱，需提高光電倍增管靈敏度的增益，此時會增加噪聲、降低信噪比；若燈電流過大，會使輻射的銳線光的強度下降，背景增大，也使靈敏度下降，還會加快燈內惰性氣體的消耗，縮短燈的使用壽命。日常工作的工作電流保持額定電流的40%-60%較為合適，在電解質中鉀的測定實驗中，選擇燈電流為10.0mA。

2.4 燃燒器高度的選擇

為保證測定的靈敏度高，使光源發出的銳線光通過火焰中基態原子密度最大的“中間薄層區”。這個區域火焰比較穩定，干擾也少，約位于燃燒器狹縫口上方2-10mm 附近，通過實驗，確定電解質中鉀的測定實驗中，選擇燃燒器高度為7.5mm。

2.5 狹縫寬度的選擇

當共振線附近存在干擾時，狹縫寬度的選擇就尤為重要。確定狹縫寬度，既要考慮能將共振線和鄰近的非吸收譜線分開，也要使單色器有一定的集光本領。對于鉀元素，無干擾線、譜線簡單，可采用較寬的狹縫以減少燈電流和光電倍增管的高壓來提高信噪比，增加穩定性。在電解質中鉀的測定實驗中，選擇狹縫寬度為5mm。

表2 不同濾紙的選擇

2.6 測定吸收波長（分析線）的選擇

移取過濾好的試液25ml 置于100ml 容量瓶中，以水定容。工作曲線：移 取（0、1.00、2.00、3.00、4.00、7.00）ml鉀（1.1.5)標準溶液分別置于100ml 的容量瓶中，在原子吸收分光光度計波長為766.5nm 處，用空氣- 乙炔貧燃性火焰測量其吸光度。對2322、2323、2324、2325、2326 五個樣品分別在766.5nm、440.4nm 處測定，分析結果見表3。

從表3 可以看出，低濃度鉀測定時，選擇分析線440.4nm時，分析結果偏低，所以應選擇靈敏線766.5nm 處測定，測定高濃度鉀量時，選擇次靈敏線440.4nm。

表3 分析線的選擇

3 討論

本文通過條件試驗的探討，確定火焰原子吸收光譜法測定鋁電解質中鉀濃度的分析條件：溶解試樣時選擇用高氯酸代替硫酸溶解；過濾時選擇2 層定量中速濾紙；原子吸收儀測定時選擇燈工作電流為10.0mA、燃燒器高度為7.5mm、狹縫寬度為5mm、分析線766.5nm。以此優化了傳統測定方法的分析條件，分析結果準確度高、分析時間短、對環境影響小、節能降耗，可為電解車間生產提供可靠的指導數據。

4 注意事項

4.1 溶解試樣時，選擇用HClO4（ρ=1.67g/cm3) 代替H2SO4（ρ=1.84g/cm3)做為溶劑。

4.2 過濾時選擇兩層中速定量濾紙，濾紙不能穿濾，采用傾瀉法過濾，洗滌時采用少量多次的原則，使用少量洗滌液，洗后盡量淋干，多洗幾次。

4.3 可根據試液中需要測定的濃度選取有適當梯度的3-5個點（不包括零濃度溶液）繪制工作曲線。最高濃度標準溶液吸光度控制在0.3-0.7 范圍內。

4.4 原子吸收儀測定時，鉀濃度較低的選擇分析線766.5λ/nm，鉀濃度太高時可選擇次靈敏線440.4λ/nm 處測定。

4.5 對電解質樣品的要求：電解質樣品具有代表性，不能含有炭渣等其它雜質，電解質樣品粒度為74μm。