陰陽離子色譜聯用技術在氯化鉀檢測中的應用

張長勝

（中海油服油田化學事業部油田化學研究院，天津 300459）

目前，工業氯化鉀按生產工藝的不同分別執行相應質量控制標準，GB/T 7118—2008《工業氯化鉀》適用于從光鹵石中提取的工業氯化鉀產品；GB/T 6549—2011《氯化鉀》適用于含鉀鹵水和含鉀鹽礦按各種工藝生產的工農業用氯化鉀產品[1-2]。但是在這兩個標準GB/T 7118—2008 和GB/T 6549—2011 的樣品處理過程中均運用了加熱煮沸，此方法中部分銨根離子與金屬離子絡合形成穩定的絡合物，采用煮沸不能全部消除會引起檢測數據的誤差大[3-5]。除了要求對氯化鉀或氧化鉀的含量進行檢測以外，通常還運用質量法、容量法或光度法等分析方法檢測不同溶液中各種離子的濃度[6-7]，采用標準曲線計算各種物質的含量，該方法操作復雜、靈敏度低、容易受干擾、數據不精確，已不能滿足實際工業氯化鉀的檢測。因此，室內研發建立陰陽離子色譜聯合技術檢測氯化鉀各種化學物質的濃度，該方法操作簡單、快速、靈敏、能夠進行多組分離子的測定，為工業氯化鉀檢測技術提供技術支撐。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

陽離子色譜儀、陰離子色譜儀（Aquion RFIC，賽默飛世爾科技（中國）有限公司）；超純水機（山東汀蘭環保科技有限公司）。

多元素標準溶液NCS142083（Ca2+、NH4+、K+、Na+、Mg2+、Li+混合標準溶液），鋼研納克檢測技術股份有限公司；標準溶液NCS142019（F-、Cl-、SO42-、Br-、NO3-），鋼研納克檢測技術股份有限公司；超純水，實驗室自制。

1.2 測試所需樣品

測試所需未知含量的工業氯化鉀樣品，見表1。

表1 未知含量工業氯化鉀樣品

1.3 色譜條件

（1）陰離子色譜：淋洗液為20 mmol/L KOH 溶液、流速為1 mL/min、進樣體積20 μL、外標法定量；

（2）陽離子色譜：淋洗液為20 mmol/L 甲基磺酸溶液、流速為1 mL/min、進樣體積20 μL、外標法定量。

1.4 測試方法

（1）氯化鉀樣品溶液制作：稱取氯化鉀樣品0.1 g，稱準至0.001 g，然后置于100 mL 燒杯中，加水30 mL左右，待其充分溶解后倒入100 mL 容量瓶中，再加水稀釋至刻度線并搖勻。另取1 mL 上述溶液至100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度線并搖勻備用；

（2）利用陰陽離子色譜法檢測氯化鉀樣品溶液中各離子的濃度，采用外標法計算工業氯化鉀樣品中各種化學成分的含量[8]。

2 結果與討論

2.1 線性關系

參考標準GB/T 7118—2008 中列出的氯化鉀樣品中各種化學物質含量指標要求[9-10]，首先用標準溶液配制每種離子的標準工作液，然后利用陰陽離子色譜檢測混合標準溶液中陰陽離子濃度，實驗結果見圖1。

圖1 混合標準溶液的色譜圖

從圖1 檢測數據可以看出：本文建立的離子色譜方法，色譜峰峰形尖銳而對稱、基線平穩、分離效果好，可以滿足實驗測試需求。

然后將檢測數據進行處理，根據陰/陽離子混合標準溶液濃度梯度從低到高依次進樣分析，以各陰/陽離子質量濃度為橫坐標，以色譜峰面積為縱坐標，繪制校正曲線并擬合計算回歸方程和相關系數。得到各種離子的校正曲線，各陰陽離子色譜原始校正曲線見圖2。

圖2 陰陽離子色譜原始校正曲線

同樣得到各離子的線性響應范圍及相關系數，見表2。

表2 各離子的回歸方程及相關系數

從表2 可以發現，氯化鉀樣品溶液中各離子的校正曲線線性相關系數均大于0.999 00，說明線性關系良好。

2.2 測試分析

分別從樣品1、樣品2、樣品3 取樣，按照1.4 中的方法配制氯化鉀樣品溶液，取樣量見表3。

表3 配制氯化鉀樣品溶液取樣量

采用陰陽離子色譜聯用技術對所配制的氯化鉀溶液進行檢測，各離子的濃度見表4。

表4 陰陽離子色譜聯用技術檢測氯化鉀樣品溶液中各離子的濃度數據表 單位：mg/L

通過表3、表4 數據可知，計算氯化鉀樣品溶液中離子所占的質量分數，然后采用陰陽離子色譜聯用技術檢測氯化鉀的質量分數并開展對比分析，見表5。

表5 氯化鉀樣品檢測結果 單位：g/100g

將表5 中測得的實驗數據和GB/T 7118—2008《工業氯化鉀》中對工業氯化鉀理化指標進行對比，可以看出樣品1、樣品2 符合工業氯化鉀優級指標。從表5 實驗數據也不難發現，陰陽離子色譜聯用技術測試得到的各樣品中氯化鉀的有效含量與質量法測定的結果差別不大；可是質量法由于靈敏度較低，對于樣品中較小含量的鈣、鎂離子和硫酸根離子不能精確地檢測，從而導致氯化鈉的含量計算誤差較大。

3 結論

通過陰陽離子色譜聯用技術檢測工業氯化鉀樣品的有效含量，攻克了傳統質量法操作步驟繁瑣、靈敏度低、受干擾性大及無法檢測鈉離子等缺點。從以上研究數據可以得出，該方法檢測氯化鉀溶液中各離子線性相關系數r 大于0.999 00，方法簡便可靠，通過陰陽離子色譜的聯用即可完成氯化鉀溶液中所有需要檢測的離子濃度，適用于工業氯化鉀的質量控制，是一種科學、高效的工業氯化鉀新型檢測技術，建議推廣使用。