热电池DEB粉中钾含量的测定方法.pdf

2 0 0 0年 弟 1期 上海航天 A ER OS P AC E S H ANGHAI 文章 一号 1 0 0 6 1 6 3 0 2 0 0 0 0 1 0 0 5 9 0 4 热 电池 DE B粉 中钾含量 的测定方法 一 苎 臻堕 缸 上海航 乏技 术研 究院 8 1 1所 上海2 0 0 2 3 3 1了 7 3 T 1 o 摘要 研竞与运用空 气一乙炔 A i r c 2 H 2 火焰原子 哑收光谱法测定 热电池正极粉 D E B 中 的钾含量 同时舟绍 了曩佳洲定书件厦呈 良好 践性 范固的难度 对 干托 因素进行 了辕寺 考虑 诸 方法曼教度高 i tA 选择性和 重现 性好 对样 品进行 1 0次测定的 蛄果表明 方法的相对 标准 偏差均小于 I 0 标 准加八 回收卓在 9 8 1 0 2 范固内 完垒适 用于热 电池 D E B耪 中的钾含 量的测定 美誓词 l皇 墨 墨些圭兰聋垃 兰 苎 方法 中田分类号 T M9 1 1 1 6 文 标识码 A THE 导 弹 DE D 孝 匀 l N DEB P OW DER 0lF H0T BA1 TERY XI E Gu a n g r o n g C HE N L e i No 8 1 1 I n s ti t u t e o f S A S T S h a n g h a i 2 0 0 2 3 3 C h in a Al mt r Kt Th i s p a p e r s t u di e s t h e me u r etn e a t t o f p o t a s s i t ma c on t e n t i n DE B p o wd e r o f h o t b a t t e r y b y u s i n g t h e a r c 2 fl a me a to m o b s o r p ti c s p e c L c u m a n d in t r o d u c e s t h e o p t imu m m e a s u r i n g c o ndi t io n a n d d is t u r b in g f a c to r Th e me t h o d h a s t h e a d v a n t a g e s o f h i g h s e n s i t i v i t y s ma l l d i s t u r b a n c e a n d s e l e c t i v i t y a n d r e p e a t a b i l i t y The r e s u t t s f r o m t e a mm t t r e f 0 r姗p I s h o w t h a t t h e r e l a t i v e s t a n d a r d o f f s e t s i n t h e me t h o d a r e a U s r n a t h an 1 0 and t h e s t a nd a r d r e o o v 哪i s d u rin g 9 8 1 02 f u l l y s mt e d f o r t h e mt m s u r etn e a x t o f p o t a s s i u m c o n t e n t i n DEB p o wd e r o f h o t b at t e r y Ke y w0 r d s p o t a s s i u m At o m a b s o 0 t i o n印 e c t 九I m Ho t b a t t e ry Me a s u r i n g me t h o d O 引言 在某低空防空导弹的热电池的研 制过程 中 已经发现 DEB粉结构和化学成分对 电池 性能有明显的作用 因而研制 一种快 速 准 确 精确度好 灵敏 度高的钾含 量的分析方法 是 当务之急 收 稿 日期 1 9 9 9 0 4 2 0 作 者简 介 薛 光荣 1 9 5 4 男 高 援工程 师 从事理 化 分析 工作 近年 来 对含 有 较 多 共 同被 测 离 子 的 DEB粉主份的分析 有文献报道 是运用 化学 法 而用 化学法 分析 DE B粉 其效果 不程 理 想 在这 种情况下 作者在用 Ai r c H2原子 吸收光谱 法测定 热电池 DE B粉 中钾 含量 的 工作 中 取 得 了一 定的进 展 这一测 定方法 操作简便 时间快速 灵敏 度高 和重现性好等 特点 方法的精度 与准确度 均能满足 热 电池 维普资讯 上 每航天 A E ROS PA CE s1 ANGH AI 2 0 0 0年第 1期 研制工作的要求 1 试 验 1 1仪器与试剂 在实验 中采 用 AA 谱仪 和钾空心 阴极灯 too l L硝酸稀 释 通过 标准曲线求 出试 样中 钾元素吉量 2 结 果与讨 论 6 7 0型 原子 吸收光 2 1 共振线的选择 标 准 溶 液 按 常 规 方 法 分 别 配 置 1 0 0 0 0 g L单元素储 备 液 置 于聚 四氟 乙烯 塑料瓶 中 使用时稀 释 氯化 铯 0 5 盐 酸 1 1 硝酸 1 1 试验 用水 为去 离子 水 试剂为光谱纯或分析纯 1 2 仪器工作条件 经试验 选定了仪 器最佳工 作条 件如表 1所 示 1 3 分 析步 骤 a 制备 试样 溶 液 准 确秤 取 0 2 0 4 gDE B粉试样 由于试样 内古有氯 化锂 易吸 水 应采用 差减 秤量方 法 置于 2 5 0 mL 烧杯 中 加 5 mL 1 1 盐 酸 3 0 mL 1 1 硝 酸 然后加热溶 解 过 滤 再用 5 0 热水 洗 撩数次 加氯 化铯 2 mL 混匀 置于 l 0 0 mL容 量瓶中 用水稀释至刻度 并摇匀 b 提高精度 与准确 度 为要提 高精度 与准确度 在制作样 品溶液 中 要带两份空白 与空白测 定值应与 平行数据 相同 如数据值 过高 就应追查其原 因 c 制备 标准 曲线 根据表 1的测定 范 围 分别移取 一定量钾 的标准溶液 置于一 系 列 1 0 0 mL容量瓶 中 加氯化 铯 2 mL 并且加 水至刻度 以水 作参 比 然后 分别测 定各元 素吸光值 绘制 其标 准 曲线 如果被 测元素 浓度高 于测定 范 围上 限 那 么 分液 后用 1 0 要得到 良好的特征浓度 和满意 的线性分 析 曲线 钾在原子吸收 7 6 9 9 n m共 振线 的特 征浓度是 0 1 r n g L 检测限 为 0 0 0 2 r a g L 虽然它 的灵 敏度 7 6 6 5 ri m 共 振线 的特征浓 度有所降低 但分 析曲线有 更好 的特性 由 于 7 6 6 5 ri m 共振 线 的特征浓 度和检 测限 与 仪器密切相关 因此 许多光 电倍增管在 钾 的 波长灵敏度很 低 此时 呈现的信 噪 比不好 会影响测定值 2 2 空心阴极灯工 作电流 的选 择 实验证 实 灯电流 的大小对 光源辐 射强 度 共振线 的轮 廓 空心 阴极 灯 的寿 命 都有 较大的影响 电流 过低 虽然灵 敏度有 所提 高 但信 噪比高 稳定性较差 电流增高可以 提高测定的稳定性 但是会导致灵敏度 降低 因此既要必须选择 合适 的灯电流 同时 又要 考虑到灵敏度和保证测定的稳定性 此时将 灯电流值定为 5 mA较为适宜 2 3 光i I遗带对测定钾含 的影响 从 原理 上来 说 使用 的狭缝 宽度小 于分 开其他发射 线与光谱 源所需 的宽度 并没 有 任何好处 J 这时 使用较 大的狭缝 宽度 虽 然丝毫 不会 损失原 子 吸收 的灵 敏度 和选择 性 但在原子吸收中使用狭缝过大 会导致 灵 敏度下降 分析 曲线的非线 性程度 增加 对 某型号的热 电池 DEB粉 中钾 而言 7 6 9 9 n m 共振线分析曲线和信噪 比会 随着光谱通带宽 裹 1 仪器的工作条件 元 素 m m 分 折 线 n m 灯 电 斑 M I 燃 烧 嚣 高 度 一 l 涮 定 范 茸 咄 m L 一 定 方 式 K 0 4 7 6 9 9 5 l 7 l 0 1 2 0 日 G c 维普资讯 z 0 年 第 1期 薛光荣 等 热电讹 D EB粉 中钾音 量的测 定方法 度适 当的减 小而使灵敏 度明显 上升 分析 瞎 线 的线性会有 明显 的改善 这有利 于提 高分 析精 度 2 4 电离干扰现象和影响 若某些 易电离 的元 素在 火焰 中电离使参 与原子 吸收的基态原 子数减少 则 吸光度下 降 反 之 若火焰 中存在能提 供 自由电子 的 其他易 电离 的元素 则使 已电离的原 子 回到 基态 使参与原子吸收的基态原子数增加 从 而使吸光度提 高 因此 电离干扰对测定结果 的影响是正 或负的 还会影 响到工作 瞎线 的 线性 如图 l所示 由于钾在 空气 一乙炔火 焰 中的电离 不仅使吸光度下降 而且使工作 曲线 向纵 轴弯 瞎 如 图 1中的下 方 曲线 所 示 当加入易电离的铯后 钾 的吸光度显著 提高 原来向纵轴 弯曲的工 作曲线成 为直线 如图 l中上方瞎线所示 综上所述 如果 我们在实 验室 中发 现工 作 曲线的下半 部有 向纵 轴弯瞎 的现象 或者 测量结果 的误差有正 有负时 那么可能存在 电离干扰 兽 K g mL 图 1 钾 的工作 曲线 2 5 干扰现象和影响 当 Ai r c2 H2火 焰 光 谱 法 测 定 热 电 池 DE B粉中钾含 量时 噪声干扰 较大 但值 得 注意 的是 有很大 一部分 的噪声往 往是 由环 境 烟雾 对实验 室空 气的樗染所 致 当烟雾 进 入火焰时 就会产 生很大 的干扰 这种干扰 可用点 火测量 噪声信号 的方法来确 定 如 差 值较大 则属污染 问题 消除 这种 干扰的 简 单 办法 在无法消除干扰产生的原因时 可 采 用火焰较宽 的多缝燃烧器头 干扰 集中在 火 焰边缘 但并没有被光束照射 从而 不影响分 析 2 6 样品处理中窖易出现的现象和影响 用原子吸 收法分 析热 电池 DEB粉中 的 钾粉末样品处理时 必须把样品转变成溶液 鉴于热电池 DE B粉 中台有易 吸水 的氯化锂 成分 因而从取样到秤 量分析 过程尽 量缩短 时间 并保 持干燥 如 果能够 成功地 实现这 种转变 那 么可以在 一个溶液 中用原 子吸收 法测定各种 金属元 素 对 D EB粉经 常用于 获取液态样品 合适 的溶解样 品应满 足两项 要求 一是 消化处理分解完全 二是消化处理 过程中不应引入任何要求测定的元素 2 7 测定 结果 a 回收 率 回收率 试验 结果 采用实 验 室质量控制的方 法对 DE B粉中钾的分析 回 收率均能保持 在 9 8 1 0 2 范 围之 内 回 收率要 求符合 课题指 标 9 7 1 0 3 结 果见表 2 裹 2 加标 回收试验结 果 5 u g mL 元 素 试样 音量 加标准 量 涮得 总量 平均 值 回收宰 6 1 7 5 0 1 1 0 1 1 1 0 0 l 1 1 1 0 2 1 1 O3 1 1 0 2 9 8 6 4 6 2 6 5 0 1 1 0 9 1 1 0 5 1 1 0 8 1 1 0 4 儿0 6 1 1 0 6 9 8 2 2 K 1 2 1 8 1 0 0 2 2 2 2 0 4 2 2 0 3 2 2 O 5 2 2 0 4 2 2 0 4 9 9 3 6 1 2 5 1 1 0 O 2 2 3 9 2 2 3 2 2 2 3 3 2 2 3 0 2 2 3 1 2 2 3 3 9 9 2 0 维普资讯 上海航天 A ER OS P AC E S HANG HA I 2 0 0 0年第 1期 b 标 准偏差 与相 对标准偏差 在 分析测 试 中 用数理化统计 方法 对钾的精 密度进行 评价 结果表 明 其精 密度良好 准确度也高 在这 种情 况下 测定的速 度也比经典 的化学 分析快得 多 J 而且也简 便得多 其 分析数 据符合 课题 所要 求的相 对标 准偏 差 不超过 1 0 见表 3 衰 3 标准偏差与相对标准偏差 1 0 平均值 标准信差 相 对标准 元素 测定 值 g mL 1 一 犏差 6 2 5 6 2 7 6 2 2 6 2 4 6 2 6 6 2 3 6 2 2 0 0 3 3 0 5 3 6 2 0 6 1 7 6 2 2 6 1 8 K 1 2 2 6 1 2 3 1 1 2 4 2 1 2 3 5 1 2 1 8 1 2 3 3 1 2 3 4 0 0 0 7 7 1 2 4 3 1 2 3 6 1 2 5 1 1 2 2 7 3结论 综上所述 用 Air H2原子 吸收法测定 热电池 D EB粉中 的钾含量时 其精 度与准确 度均能 满足热电池研制 工作的要求 而且原 子吸收法大 大简化 了分析手续 同时具有 灵 敏度高 重现性好 易掌握等特点 用化 学分 析方法测 定热 电池 DE B粉中的钾 含量 其 准 确度低 重 现性 差 含钾 量往 往难 以正 确定 量 效果不理想 对样 品进行 l 0次 测定的结 果表明 t A i r H2原子吸收 光谱法 的相对 标准偏 差均小 于 1 0 标准加人 回收率在 9 8 1 0 0 范 围 完全适用于热电池 DE B中的钾含量 的测 定 从 而证 明 在当前 的分析与测试领域中 用 Ai r 原 子 吸 收 光 谱 法 测定 热 电池 DE B粉 中的钾 含量属 于一 种较 好的仪 器 分 析方法 参考 文t 1 J o h n E d w o r d C a n tl e A t o m i c a b s o r p t io n s p e c t o me u 7 Eh e i e r Pu b l i s h i n g Co mp a n y Ne w Yo r k 1 9 8 2 3 1 3 3 1 5 2 P e a r l C Qu ant it a t iv e c h e ra l c a l An a l y s is W H Fr e e ma n a n d Co mp a n y 1 9 69 2 3 2 2 5 2 上接第 5 8页 8 G r e g g B r u c e P a me l la Ma d i k ia n L y n n Ma r c U X 5 0 t o l O O Ah l i t h i u m i o n c e l l s f o r a i r c r a f t a n d s p a c e c r a f t a p p li c a t io n s J J P o w e S o u r c e s 1 9 9 7 6 5 1 4 9 1 5 3 9 L y n n Ma r c o u x u e st a r c c n p a n y t e c h n o lo g y a n d c a p a b i lit i e s C t h e 1 4 x h I n t e rna t i o n a l S e m a r o n Pr i ma r y a n d S e c on d a r y B a t t eri e s 1 9 9 7 4 3 9 4 4 3 1 0 S t a n l ew ic z R J Imp r o v e m e n t in S A F Tl i t h i u m io n c e l l and b a u e r ie s C t h e 1 4 t h I me r n a t io n a l S e mi n a r o n P r i ma r y a n d S e o a n d a r y Ba t t e r i e s 1 9 9 7 3 21 3 2 5 1 1 Ko e h le r U K r u g e r F J Nig g e r n a n n E P e ff o r iy tn c e o f a d v anc e d b a t t e r y s y s t e m C th e 1 4 t h I n t e r n a t i o n al Se mi n a r on Pr i mary a n d S e c o n d a r y Ba t t e ri e s 1 9 9 7 3 7 6 3 8 0 1 2 J E C电池快讯 J 1 9 9 8 3 1 5 1 3 H o r i e H T a n j o Y A b e T e t a 1 D e v e l o p m e n t o f a h i g h p o wer l i t h i um i o n hat t e x y s ys t e r h f o r H E V C T h e P r o c e e d i n g o f 1 4 t h I n t e tn a t io n a l El e c t r i c Ve h i de Sy mp o s i u m 1 9 9 7 1 4 B r o u s d y M P r o g r e m in l i io n b a tt e r