钾盐K含量测定方法

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本文作者：杨红梅作者单位：青海大学

我国已探明的氯化钾资源主要分布在青海察尔汗盐湖，约占全国储量的97%，其工艺储量达0．97亿t。大规模开发盐湖生产氯化钾，不但可以缓解国内钾肥市场供需矛盾，而且可节省大量外汇。盐类矿物为易溶性矿物。当它处于浓度较低的介质中时，便发生溶解，发生固—液转化。将卤水从供卤渠注入含钾盐层而溶出K+，进而从采卤渠中提取K+的过程，称为“液化”。察尔汗盐湖固体钾盐矿物包括钾石盐(KCl)、光卤石(KCl•MgCl2•6H2O)、钾盐镁矾(KCl•Mg-SO4•11/4H2O)、杂卤石［K2Ca2Mg(SO4)4•2H2O］和钾石膏［K2Ca(SO4)2•H2O］等［1］。我国科研人员对盐湖提钾的开发技术进行了研究［2］。在此过程中，氯化钾中钾含量的测定对于生产的收率、质量以及提高经济效益有重大的意义。测定一定温度下钾盐中的离子含量通常有物理法和化学法，一般不会影响平衡。采用化学法时，加入试剂可能会造成平衡的移动而产生误差，可采取某些手段使影响降低到最低。如，当采用四苯硼钠重量法［3］测定时，操作比较繁琐，尤其是沉淀的洗涤要求非常严格，一些干扰因素的影响也需消除。每克四苯硼酸钾相当于0．1314gK2O或0．1091gK［4］。稍不注意，就会造成结果不准确。而当采用火焰原子吸收光谱法测定时，仅要求样品纯度大于80%。笔者采用紫外分光光度法测定，减少了重量法的操作步骤，降低了操作难度，同时不受样品中水不溶物的干扰，测定的准确度、精密度与四苯硼钾重量法接近。该方法适用于钾盐、卤水、复混肥和钾肥中钾含量的测定。

1材料与方法

准确吸取氯化钾试样溶液5ml于100ml容量瓶中，加入乙二胺四乙酸二钠溶液10ml、酚酞指示剂1滴，滴加氢氧化钠溶液至红色出现，再加入甲醛溶液5ml，在沸水浴上加热15min，若红色褪去则要补加氢氧化钠溶液;冷却至室温，准确加入四苯硼钠溶液10ml，用水稀释至刻度，摇匀，离心分离。准确移取滤液5ml于100ml容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀(同时做空白)。用1cm石英比色皿，以水为参比，在200～350nm波长范围内扫描，记录扫描曲线并进行一阶导数处理。读取276．4nm波长处空白的一阶导数值(X0)，试样的一阶导数值(XB)，计算导数差值ΔXB=X0－XB。按下式计算样品中钾的质量分数(CB)。

2结果与分析

2．1吸收一阶导数差值回归方程

对试样在200～320nm波长进行紫外光谱扫描。由于特征吸收峰不太明显，对紫外光谱图进行一阶导数处理后找出在276．0、267．5、252．0nm波长处有比较明显的吸收峰。结合紫外光谱扫描图，选择干扰相对较小的276．0nm作为一阶导数测定波长。选择微分波长差2、4、6、8和10nm，分别进行测试。研究表明，随着微分波长差的逐渐增大，一阶导数值变小，当微分波长差太小时谱图不平滑，因而选择微分波长差为6nm。配制5份空白溶液，按试验方法进行测定。经测定，发现钾的质量浓度在0～50．0mg/L范围内呈线性，回归方程为ΔX=0．0358C+0．0170，相关系数为0．9997。由回归方程求得工作曲线斜率，检出限(3σ/s)为0．34mg/L，相对标准偏差(n=5)为0．43%。

2．2溶液pH对测定结果的影响

当pH＜3时，测定误差较大。这是由酸效应导致的。因此，在不考虑干扰离子影响的前提下，准确测定钾的适宜pH＞3。此时，体系的稳定性在室温下较好。

2．3干扰离子的影响及其消除

根据文献［5］报道，与四苯硼钠生成沉淀的干扰离子有NH4+、Cu2+、Hg+、Tl+、Rb+、Cs+等，Na+、Mg2+、Ca2+(1g/L)，SO42－(0．5g/L)不产生干扰。NH4+可通过在pH为8的溶液中加入甲醛转变为六亚甲基四胺而加以消除，其他离子的干扰可在碱性条件下与乙二胺四乙酸二钠形成稳定的络合物而排除。

2．4甲醛加入量对测定结果的影响

加入甲醛的目的是消除NH4+对测定结果的影响。原料氯化钾大都来自盐湖矿，也有带入NH4+的可能。测定时，加四苯硼钠沉淀剂前，溶液需在碱性条件下煮沸15min，从而溶液中的NH4+变成NH3而被蒸出。这在实际试验中得到验证。加入甲醛用来掩蔽能对分析带来干扰的NH4+。尽管需要消除NH4+的影响，但是加入甲醛后甲醛与NH4+反应生成六亚甲基四胺的过程对碱浓度的要求很高，若控制不好则易造成较大的结果偏差。实取4个批次的不同样品进行加甲醛与不加甲醛对比试验。从表1可以看出，在碱性条件下不加甲醛与加甲醛溶液中氧化钾含量检测结果基本相同。由此可知，加入甲醛可消除NH4+的影响，但影响不大。

2．5紫外光谱法的精密度与准确度

取样品1和2，用紫外光谱法做5次平行试验。从表2可以看出，标准偏差较小，说明该方法与重量法之间无显著差异，测定结果准确可靠。

2．6紫外光谱法与四苯硼钠重量法测定结果的比较

紫外光谱法可以更迅速、准确地检测出钾盐中钾含量。选取4种单试样进行对比测试，分析结果见表3。紫外光谱法解决了四苯硼钠重量法操作繁琐、工时长、分析误差大的难题，消除了重量法的操作难度。对于有机肥中全钾含量的检测［4］，该方法虽然与四苯硼钠重量法测定结果有微少差异，但在实际测定中这种差异还是可以接受的，而且该方法使用试剂少、操作简便、检测时间短、可对大批量的样品进行检测，测定结果一致。

2．7回收率的测定

在工业品氯化钾溶液中加入相当于样品同样量的KCl标准溶液，测得的回收率达99．2%～99．8%。在复混肥(K2O约7．61%)溶液中加入相当于样品同样量的KC1标准溶液，测得的回收率达99．2%～100．2%。

3结论

采用紫外光谱法，可获得混合物中某组分的含量［6］。导数分光光度法则可减少误差。该方法应用计算机程序解方程极为简便［4］，是目前较简捷、方便、精确的方法，且稳定性好，重复性高。