火焰原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定水泥中的Ca、Mg、Fe、K、Na

引言
Ca、Mg、Fe、K、Na的含量是水泥的重要指標(biāo)，其化學(xué)成分分析一般都采用容量分析法和分光光度法相結(jié)合。由于其操作復(fù)雜，手續(xù)繁瑣，分析速度慢，已滿足不了工業(yè)生產(chǎn)的需要。近年來，隨著儀器分析的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了原子吸收光譜分析、等離子發(fā)射光譜分析、X射 線熒光光譜分析等新型分析方法。由于原子吸收光譜儀具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，分析速度快，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，又不十分昂貴等特點(diǎn)，而倍受人們的 重視和青睞。本文在介紹一種快速處理樣品的方法的同時(shí)，著重介紹通過選擇分析譜線，用火焰原子吸收法測(cè)定水泥及其生、熟料中的Ca、Mg、Fe、K、Na。無需添加任何基體改進(jìn)劑或進(jìn)行基體匹配，便可進(jìn)行無干擾測(cè)試，方法簡(jiǎn)單、快速，結(jié)果令人滿意。
2 實(shí)驗(yàn)部分
2.1 儀器與試劑
 PF200型原子吸收光譜儀(澳大利亞瓦里安公司)。
Ca、Mg、Fe、K、Na標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度均為1mg/ml；
HF、HClO4、HCl均為優(yōu)級(jí)純；
試驗(yàn)用水為蒸餾水。
2.2 測(cè)試工作條件
測(cè)試工作條件見表1。
表1 各元素的測(cè)定工作條件

    火焰：空氣－乙炔；測(cè)定時(shí)間：1.5s。

2.3 樣品處理方法
準(zhǔn)確稱取水泥粉料(包括生、熟料)0.35～0.4g，放入鉑金坩堝或聚四氟乙烯坩堝，加入20ml水和2.5ml濃鹽酸，用玻璃棒將結(jié)塊輾散，將坩堝放在110V左右低溫電爐上加熱10min，用移液管將澄清液移至50ml容量瓶中，然后向坩堝底部的沉淀物加入2ml HF，4～6滴HClO4，繼續(xù)加熱至白煙冒盡，稍冷，加入4滴HCl(1:1)和少許水，加熱至溶液澄清，將溶液并入50ml容量瓶(注：如果沉淀物很少，可以省略這些步驟)，用水多次沖洗坩堝，*后定容至50ml，此溶液稱為“原始溶液”。
2.4 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線繪制
將濃度為1mg/ml的Ca、Mg、Fe、K、Na標(biāo)準(zhǔn)溶液用蒸餾水稀釋，配制成各元素的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線濃度系列，具體濃度見表2，以濃度─吸光度繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。
表2 各元素標(biāo)準(zhǔn)工作曲線濃度

2.5 樣品測(cè)試溶液的制備
將原始溶液稀釋10倍，其溶液用于測(cè)定Fe、K、Na；將其稀釋40倍，用于測(cè)定Mg；將其稀釋200倍，用于測(cè)定Ca。
3 結(jié)果與討論
3.1 分析譜線的選擇
選擇分析譜線的原則一般有3條：其一是選擇性好，抗干擾能力強(qiáng)，即用所選譜線測(cè)定樣品時(shí)，不出現(xiàn)干擾或干擾比較小。其二是譜線的*佳工作范圍接近測(cè)定值，以避免大倍數(shù)稀釋樣品或儀器探測(cè)不到。其三是線性范圍比較廣，以利于準(zhǔn)確測(cè)定。根據(jù)這些要求，我們通過實(shí)驗(yàn)研究，綜合分析后確定采用λCa＝422.7nm、λMg＝202.5nm、λFe＝372.onm、λK＝769.9nm、λNa＝589.6nm為測(cè)試分析譜線。
3.2 干擾及其消除
選用這些分析譜線進(jìn)行測(cè)試，為了測(cè)試其干擾程度，我們做了回收試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)將原始溶液稀釋10倍，其溶液用來測(cè)定Fe、K、Na，回收率在96.5%～102.0%之間，可以說在此溶液中，Fe、K、Na基本不受干擾。將原始溶液稀釋40倍，測(cè)定Mg。將原始溶液稀釋200倍，測(cè)定Ca。測(cè)試結(jié)果表明，此時(shí)基體及共存元素幾乎不干擾測(cè)定，回收率在95.6%～103.8%之間，因而無需添加基本改進(jìn)劑或進(jìn)行基體匹配，使得測(cè)定簡(jiǎn)單、方便。
3.3 結(jié)果計(jì)算
由于儀器測(cè)試結(jié)果為濃度值(μg/ml)，將濃度值換算成重量百分比須按以下公式進(jìn)行計(jì)算：

式中：R──各元素氧化物的重量百分比，%；
C──各元素的測(cè)試濃度值，μg/ml；
V──定容體積，ml；
G──樣品重量，g；
M──各元素與氧化物之間的換算系數(shù)。
3.4 測(cè)試方法的驗(yàn)證
為了驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性，我們選擇了水泥生料、普通水泥兩種標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測(cè)試，這兩種樣品從性質(zhì)到成分都相差很大，為了方便比較，我們將樣品標(biāo)準(zhǔn)值及測(cè)定結(jié)果列于表3。在測(cè)試過程中，如果樣品濃度超過標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，應(yīng)將樣品稀釋至曲線工作范圍內(nèi)。
表3 樣品的標(biāo)準(zhǔn)值和測(cè)定結(jié)果(%)

將表3的兩組數(shù)據(jù)值進(jìn)行比較可以看出，樣品的測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值基本吻合，誤差很小，且基本上在標(biāo)準(zhǔn)值的允許誤差的范圍內(nèi)。
3.5 樣品處理方法的改進(jìn)
水泥樣品處理方法一般有堿溶法和酸溶法兩種，但這兩類處理方法都有明顯的不足。堿溶法主要表現(xiàn)為處理時(shí)間長(zhǎng)，基體復(fù)雜，操作繁瑣；酸溶法則表現(xiàn)為適用范圍窄，如HCl法不能用于生料或某些水泥，HF─H2SO4法不能用于Ca、Mg的測(cè)定。而本文提出的樣品處理方法具有簡(jiǎn)便，快速，基體少，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，適用于除Si以外的多種元素的生產(chǎn)控制元素分析，尤其是用于儀器分析。
3.6 注意事項(xiàng)
在測(cè)定Ca、Mg時(shí)，應(yīng)仔細(xì)調(diào)整燃燒頭高度及空氣─乙炔的比例，使得Ca、Mg的測(cè)試信號(hào)達(dá)到*大。