光学玻璃用高纯度硝酸钾中微量钠的火焰原子吸收光谱法测试.docx

光学玻璃用高纯度硝酸钾中微量钠的*火焰原子吸收光谱法测试波1 ，王利强1 ，李敏1 ，江林2 ，罗明标1梁( 1东华理工大学核资源与环境工程技术中心，江西 南昌330013;南昌欧菲光科技有限公司，江西 南昌332000)2摘要: 介绍了火焰原子吸收法测试智能手机触摸屏用高纯度硝酸钾中微量钠的方法，优化了仪器的灯电流、狭缝宽度、乙炔与空气流量，研究了标准曲线选择、最大称样量及消电离剂用量等条 件。该方法用于智能手机触摸屏用高纯度硝酸钾中微量钠的测试，检出限为 0 002% ，相对标准 偏差为 2 88% ，回收率在 95 00% 101 25% 。关键词: 火焰原子吸收法; 触摸屏; 高纯度硝酸钾; 微量钠中图分类号: tq171 4 + 15文献标识码: a文章编号: 1000 2871( 2014) 06 0019 04doi: 10 13588 / j cnki g e 1000 2871 2014 06 005determination of trace amount of sodiumin efined potassium nitrate by flameatomic absorption spectrometryliang bo1 ，wang li qiang1 ，li min1 ，jiang lin2 ，luo ming biao1( 1 nuclear esources and environmental engineering center，east china institute of technology，nanchang 330013，china;2 nanchang o film tech co ，ltd，nanchang 332000，china)abstract: by using flame atomic absorption spectrometry a method for accurate determination of traceamount of sodium in refined potassium nitrate，which is used as a raw material for touch screen，wasdescribed the measuring parameters，such as lamp current，slit width，flow rate of acetylene and air，etc were optimized in addition，the selection of the standard curve，the maximum sampling weightand the amount of the ionization buffer in determining process were also discussed the detection limitwas 0 002% ，the recovery rate was between 95 00% and 101 25% ，and the relative standard devia-tion was less than 2 88% key words: flame atomic absorption spectrometry ( faas) ; touch screen; refined potassium ni-trate; trace amount of sodium0前言收稿日期: 2014 06 18*玻璃与搪瓷2014 年 12 月20 硝酸钾是一种重要的化工原料，用途广泛，主要用于烟火、黑色炸药、医药、玻璃、选矿、金属加工及食品工业，还可用作化肥、催化剂、氧化剂等1。随着国内通讯和科技产业的发展，硝酸钾逐渐用于智能手机及 触摸屏电脑等触摸屏上。高纯度硝酸钾是提高触摸屏面板、电脑触摸屏面板、触摸屏操作盘等各种光学玻璃强度不可替代的主要原料2 4。工业硝酸钾产品由于本身技术、工艺的复杂性，国内绝大多数硝酸钾企业只能生产一等品或农业级产品，目前光学玻璃用高品质硝酸钾主要依赖于进口。2013 年，我国首条光学玻璃 专用硝酸钾生产线在宜春量产，生产成本比国外同类产品降低 40% 以上，产品主含量达到 99 9% 以上5。 因此，准确测试高纯度硝酸钾中微量杂质元素对于控制产品质量具有重要意义。目前，硝酸钾中杂质元素的检测标准方法有 gb / t 227832008烟花爆竹用硝酸钾关键指标的测试和 gb / t 1918 2011工业硝酸钾等，主要有电感耦合等离子质谱法( icp ms) 、电感耦合等离子体原子发射 光谱法( icp oes) 和火焰原子吸收光谱法( aas) 6 10等。前两种方法因运行成本昂贵，运用受到了制约。 因此，本文对 aas 测试光学玻璃用硝酸钾中微量钠元素的方法进行了探讨。1实验1 1仪器原子吸收分光光度计( nov aa 350，德国耶拿分析仪器股份公司) ，电子分析天平( fa 2204b，上海精科天美科学仪器有限公司) ，石英亚沸蒸馏水器( 1810 b，江苏省金坛市鑫鑫实验仪器有限公司) 。1 2试剂钠标准溶液( cna = 1 000 g / ml，中国计量科学研究院) ，硝酸 ( 分析纯，广东西陇化工) ，硝酸钾( 光谱纯99 999% ，天津市化学试剂研究所) 。1 3na 标准曲线的配制取 10 ml 1 000 g / ml na 标准溶液于 100 ml 塑料容量瓶中，加亚沸水定容摇匀，此溶液为 100 g / ml的 na 储备液。分别取储备液 5 ml、10 ml、15 ml、20 ml、25 ml 于 100 ml 塑料容量瓶中，加入 10 ml 硝酸( 11) ，亚沸水定容摇匀，此为标准曲线 1。重复以上标准曲线配制过程，另加入 0 5 g 左右光谱纯硝酸钾，此为标准曲线 2。1 4实验样品样品为南昌欧菲光科技有限公司的光学用硝酸钾，白色针状结晶，硝酸钾含量超过 99 7% ，钠含量不超过 0 3% 。1 5仪器最佳条件对德国耶拿原子吸收分光光度计测试 15 g / ml na 标准溶液的最大吸光度进行了仪器条件的优化，结果见表 1。表 1 仪器条件优化( 乙炔 / 空气) 流量/ ( lh 1 )仪器参数波长 / nm灯电流 / ma光谱带宽 / nm火焰类型燃烧头宽度 / mm 燃烧头高度 / mm最佳条件589 2370 8空气乙炔24010082结果与讨论2 1钠标准曲线的选择在塑料烧杯中溶解 0 4 g 光谱纯硝酸钾，然后将溶液转移至 100 ml 塑料容量瓶中，加入 13 ml na 储备液，加入 10 ml 硝酸( 1 1) ，亚沸水定容摇匀，此溶液为模拟溶液，钠浓度为 13 g / ml，钠含量为 0 3% ，与样品中钠含量接近。第 42 卷第 6 期玻璃与搪瓷21 通过标准曲线 1( 图 1) 和标准曲线 2( 图 2) 可知，两类标准曲线都具有较高的决定系数。本实验利用钠浓度为 13 g / ml 的模拟溶液对两类标准曲线进行了选择，用标准曲线 2 测试模拟溶液的相对误差较标准曲线 1 的相对误差小，本实验选用标准曲线 2 测试样品，结果见表 2。图 1 标准曲线 1，不加光谱纯硝酸钾图 2 标准曲线 2，加光谱纯硝酸钾表 2模拟溶液测试结果标准曲线 1测试值 / ( g / ml)标准曲线 2测试值 / ( g / ml)参考值相对误差 / %相对误差 / %12 8181 4013 1240 9513 002 2样品量的选择分别称取 0 2 g、0 3 g、0 4 g、0 5 g、0 6 g 左右光谱纯硝酸钾于塑料烧杯溶解，转移至 100 ml 塑料容量瓶，加入不同体积 na 储备液，加入 10 ml 硝酸( 1 1) ，亚沸水定容摇匀。随着硝酸钾浓度的增高，对钠测试的电离干扰增强，用 0 3 g 左右样品进行溶解测试效果最佳，结果见表 3。表 3 称样量选择测试值钠含量 / %称样量 / g钠浓度 / ( g / ml)测试值 / ( g / ml)相对误差 / %0 200 50 302 7695 839 122 831 330 30 403 71212 312 580 506 61516 117 400 601 21819 458 062 3消电离剂的用量本实验所 用 空 气乙 炔 火 焰 中，钾 钠存在电离干扰。加入更易电离的氯化铯来抑制电离干扰，并测试了模拟溶液的吸光度值。当氯化铯加入量大于 3 ml，吸光度值变化 不明显。本实验氯化铯最佳加入量为 3 ml，结果如图 3 所示。2 4样品的重复性对南昌欧菲光科技有限公司所送样品进行 11 次重复测试，将测试结果进行统计分析，结果见表 4，可见本方法精确度较高。图 3 氯化铯的加入量与吸光度值的变化玻璃与搪瓷2014 年 12 月22 表 4 样品重复性测量测量值 / a平均值 / asd / %0 4930 5010 5110 4980 5230 5150 5062 880 5220 4810 4980 4970 5272 5加标回收将一体积钠储备液加入已溶解样品中进行测试，结果见表 5，可见本方法准确度较高。表 5加标回收实验加入量 / g样品钠含量 / g测试值 / g回收率 / %1002001 1871 1911 2821 38795 0098 003001 1891 491100 674001 1971 602101 255001 1941 68999 002 6方法检出限按实验方法测试空白溶液 11 次，结果见表 6，计算得此方法检出限为 0 002%11。表 6空白溶液测试值空白测试值 / a平均值 / a0 0360 0320 0340 0290 0320 0310 0340 0320 0330 0280 0350 0323结论( 1) 本方法测试光学玻璃用硝酸钾中微量钠含量简单、快速，测试的相对标准偏差为 2 88% ，回收率在95 00% 101 25% ，方法检出限为 0 002% 。( 2) 此方法仅限测试样品中单一钠元素，对光学用硝酸钾其它微量杂质元素的测试有待进一步研究。参考文献:12345汪家铭 我国硝酸钾发展概况与市场前景j 化工科技市场，2009，32( 1) : 23 28王承遇，卢琪，陶瑛 触摸屏手机玻璃面板的性能与制备( 一) j 玻璃与搪瓷，2012，40( 5) : 32 38王承遇，卢琪，陶瑛 触摸屏手机玻璃面板的性能与制备( 二) j 玻璃与搪瓷，2012，40( 6) : 28 31王立祥，刘振甫，金文国 影响化学钢化玻璃质量的因素分析j 玻璃，2012，4( 247) : 27 31熊云生，邬李云 光玻专用硝酸钾实现量产结束依赖进口历史eb / ol http: / / www yichun gov cn / zwgk / zwdt / zwyw /201312 / t20131207_379373 html，2013 12 07匡洪红，韩仲果 火焰原子吸收法测试氯化钾产品中钠离子含量j 盐业与化工，2012，39( 2) : 26 28龚苹，罗晓艳，高瑞 火焰光度法测试亚硝酸钾中钠离子分析方法的探讨j 大氮肥，2013，36( 4) : 281 283( 下转第 40 页)67玻璃与搪瓷2014 年 12 月40 表 2 近代仿玉琉璃成分( 质量分数) / %sio2al2 o3b2 o3li2 ona2 ok2 op2 o5so3nasi2 f6baso4编号caopbobaoznofcl172 43 80 30 41 50 0317 60 71 70 80 8271 93 40 30 43 30 611 59 73 00 61 3362 83 03 08 010 010 03 01 00 2457 015 10 417 01 54 82 2表 2 中1、2 成分是采用氟化钙、氟硅酸钠、硫酸钡、硫酸钙以及食盐共同乳浊的，氟化物总量在 1% 5% 为佳。3 是以磷酸盐、氟化物和氯化物复合乳浊，以磷酸盐乳浊为主。4 是以氟硅酸钠和硫酸钡乳 浊。在计算仿玉琉璃配料时必须根据企业生产窑炉的结构和熔化温度来确定磷酸盐、氟化物、硫酸盐的挥发 量，特别是磷酸氢銨、氟硅酸钠挥发量比较大，配料时一定要增加其用量。熔制温度制度和热处理温度制度对仿玉琉璃的乳浊程度影响很大，熔制温度太高、时间过长，使乳浊剂 挥发太多，乳浊程度减弱，甚至失去乳浊。热处理的温度如处于该琉璃的结晶区域内，就会产生结晶，最大结 晶可达 12m，表面粗糙，并易产生裂纹。大量结晶后，也无法进行热加工。只有根据成分选择合理的熔制 和热加工工艺，才能达到预期效果。乳浊配料熔化后，通常用浇铸法成形，稍加研磨抛光，即为成品。对形状特别复杂的制品，则用脱蜡浇铸 法成形; 也有工厂先制成乳浊琉璃板材，切割后再磨刻成制品，但工序复杂，成本有所增加。有些企业除了将仿玉琉璃作为装饰品、陈设品外，还将仿玉琉璃作日用器皿，如仿玉杯、仿玉碗等，此时 应根据仿玉杯、仿玉碗的耐急冷急热要求，开发出热膨胀系数小、耐热性好的分相乳浊仿玉琉璃成分。参考文献:2234567891011121314方泽 玉石全书m 天津: 百花文艺出版社，2008: 42郭守国，王以群 宝石学m 上海: 学林出版社，2008: 167 李锋 中国传统琉璃m 北京: 人民美术出版社，2008: 45 王进 琉璃m 重庆: 重庆出版社，2008: 14 15韩韩 中国古玻璃m 台北: 艺术家出版社，1998: 32关善明 中国古代玻璃m 香港: 香港中文大学文物馆，2001: 85 干福熹 中国古玻璃研究m 北京: 中国建筑工业出版社，1986: 109 刘道荣，刘婧 珠宝玉石鉴赏常识m 天津: 百花文艺出版社，2012: 131 谢于深 乳浊玻璃及其乳浊方法j 玻璃，1986( 6) : 16 22博山区文化出版局 琉光璃彩( 博山琉璃文化大观) m 淄博: 淄博市文化广电新闻出版局，2012: 145干福熹 中国古代玻璃技术的发展m 上海: 上海科学