提高火焰光度法测定水泥中氧化钾、氧化钠含量准确性的方法

提高火焰光度法测定水泥中氧化钾、氧化钠含量准确性的方法

摘要:利用火焰光度法测定水泥及其原材料中氧化钾、氧化钠含量是目前比较成熟的检测方法,但是在实际检测过程中会产生很多误差,造成结果的不稳定性,其影响因素是多方面的。就如何提高检测准确性的方法,本人根据自己的工作经验及对标准的更深入学习,对影响测定水泥中氧化钾、氧化钠含量的因素进行了多方面的分析,并且提出了一些建议,供各位同行在实际工作中参考。

关键词:火焰光度计标准溶液氧化钾氧化钠

在GB/T176-2008《水泥化学分析方法》中,把火焰光度法作为测定氧化钾和氧化钠的基准法,该方法是将试样用氢氟酸-硫酸分解并除去硅酸后,用热水浸取残渣,以氨水和碳酸铵分离铁、铝、钙、镁。滤液中的钾、钠,用火焰光度计进行测定。根据测得的检流计的读数,分别在氧化钾、氧化钠工作曲线上查得相应的溶液浓度,即可求得试样中氧化钾、氧化钠的质量百分数。

1 仪器设备

火焰光度法所需的仪器设备主要是指火焰光度计,火焰光度计作为主要的检测仪器对最终的结果起着至关重要的作用,通常该设备的工作条件、参数选择以及日常维护做的不到位,都会引起结果失真。所以在具体操作时要主要注意以下几个方面。

1.1 火焰的调节

在火焰光度计开机调试的过程中,首先要由小到大缓慢调节燃气调节阀至火点着,点火后,由于进样空气的补充,使燃气得到充分燃烧。此时,一边配合调节燃气阀和助燃气阀,一边仔细观察火焰形状,使进入燃烧室的液化气达到一定值(此时以蒸馏水进样),火焰将呈现最佳状态,即外形为锥形、呈稳定的淡兰色,尖端摆动较小,此时的空气压力为0.05MPa。

1.2 火焰光度计预热

预热阶段对后面被测溶液的精确测量有很重要的作用,由于火焰的燃烧、样品的注入是个动态过程。开机点火后是冷却状态,然后是升温过程,当燃气和进样量确定后,火焰趋向热平衡过程,这时火焰较稳定,激发能量恒定,因而读数就稳定可靠。预热时间约需20min,期间要采用蒸馏水连续进样,这样可以模拟实际进样的条件。

1.3 火焰光度计维护

火焰光度计长时间使用后,主要有三方面影响其稳定性,其一是光电池发生“疲劳”现象,从而影响测定的准确性,应停止测定一段时间,待其恢复效能后再用;其二是燃气量不足,会影响火焰的稳定性,造成测定结果不准确,所以要在使用一定的时间后对燃气进行压力的检测并及时更换燃气;其三是雾化器被尘埃堵塞,造成无法进样或进样不完全造成结果不准确,所以要在完成一系列测定之后,用蒸馏水模拟进样至

少5min,达到清洗作用,每隔一段时间再用有机溶剂进行清洗,这样就可以保证雾化器的干净畅通。

2 标准溶液

标准溶液对标准曲线的测定具有至关重要的意义,因此在实际检测过程中对标准溶液有很高的要求,具体要做到以下几个方面。

2.1 标准溶液的配置

实验所用标准溶液应为基准氧化钾和基准氧化钠的合量标准溶液,这样配置是为了防止二者相互干扰,从而达到与进样溶液体系相一致的目的,进而可以提高测量的准确度。在GB/T176-2008《水泥化学分析方法》中也有此规定。

2.2 溶剂

由于溶液配制过程中,采用不同的蒸馏水作溶剂,会产生不同的背景值,所以在标准溶液、样品的配制稀释中必须采用同一容器中的蒸馏水。

2.3 盛放器皿

标准溶液配制好后要存放在聚乙烯的塑料瓶中,不能存放在玻璃器具中,因为溶液会侵蚀玻璃器件,从而引入被测离子,导致测定结果偏高。使用时要注意试验器具的清洁,以免污染标准溶液。对于已生

霉菌或浓度发生变化的标准溶液要停止使用,否则会使结果不可靠。为了提高测定结果的准确性,在实际检测过程中应做到标准溶液现用现配,并且每次使用时都要充分摇匀。

2.4 测定过程

标准溶液要与被测溶液在同一试验环境下进行同步测定,只有使两者的测定条件完全一致,才能减少或消除误差。这就要求做到每一次换蒸馏水、试剂、燃气以及仪器的工作参数和检测环境都要同步;试验所用蒸馏水的空白值不相同,也会导致计算含量时出现误差,因此要做到每换一次新蒸馏水,就要测定一次空白值;测定标准溶液时,应按其含量由低到高的顺序测定,同时要以空白溶液来校正电流计的零点。

3 样品处理

称样量的多少也会影响到试验结果,一般对于碱金属类的试样要减少其称样量,以减少后面的稀释工作环节,从而可以减少误差。并且在溶样的过程中,温度不能过高,过高会使试样迸溅流失,造成结果偏低,因此加热温度要控制适当,加热期间,同时还要摇动几次铂皿,以使试样分解完全,防止试样迸溅。

在此方法中一般采用氢氟酸进行溶样,因为氢氟酸能腐蚀玻璃,所

以在量取氢氟酸时要用塑料量杯,并且在溶样过程中要尽量驱尽氟离子,以免腐蚀后面步骤中所用到的玻璃器皿,引入被测离子造成结果偏大。

另外,在火焰的激发下会有干扰离子存在,给测定结果带来影响,如Ca2+的激发对钠的测定有一定的干扰,在铂金皿中,用碳酸铵分离钙后的滤液中要求CaO一般不超过100×10-6,倘若在分离钙时条件控制不严格,使CaO含量超过100×10-6,就会引起钠的测定结果偏高,此时在测定时可以加入适量的对测定离子无影响的掩蔽剂,以消除干扰。具体做法是在试样溶液中加入适量的磷酸,再在标准溶液中加入同量的磷酸。就可以消除干扰离子的影响。

除了以上几点影响因素以外,如果在测定过程中,有的样品中的待测元素自身浓度过高,会产生相互之间的自吸收现象,进而影响到测定的灵敏度,使测定结果偏高,遇到这种情况,在实际操作时可以将试样溶液进行稀释或按试样要求重新配置标准溶液,绘制标准曲线进行比较。若由于前期操作原因,使待测溶液混浊,可导致溶液中的微小颗粒堵住雾化器口,抑制其激发,影响测定,此时要查明混浊原因,澄清待测溶液,清洗雾化器后,重新进样进行测定。

为了检测仪器设备的正常和化验员操作手法的准确度,在每次试验过程中可以带一个标准样品进去与被测样品进行比较,这样就能及时反馈出此次试验的准确性,从而提高检测精度。