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2008 年 10 月 October 2008 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 27，No． 5 392 ～394 收稿日期 2008- 03- 26; 修订日期 2008- 08- 07 作者简介 邢谦 1959 － ， 男， 陕西泾阳县人， 高级工程师， 长期从事仪器分析及质量技术管理工作。E- mail xingqian_2004163． com。 文章编号 02545357 2008 05039203 火焰发射光谱法测定氯化物型湖卤水中钾和钠 邢谦，董迈青，谢海东 青海省岩矿测试应用研究所，青海 西宁810008 摘要 氯化物型湖卤水中一般呈现高钠低钾的分布状态， 实验配制了合理的钾钠分布比例的标准系列， 原水 样不需特殊处理， 通过逐级稀释， 采用最高标准调节能量， 火焰发射光谱法直接测定湖卤水中的钾和钠， 在标准曲 线上查得被测离子的质量， 然后换算成钾和钠的含量。方法用于氯化物型湖卤水中钾和钠的测定， 回收率为 91 ～116， 精密度 RSD， n 7 小于 1。 关键词 火焰发射光谱法; 钾; 钠; 湖卤水 中图分类号 O657． 31; O614． 113; O614． 112文献标识码 B Determination of Potassium and Sodium in Chloride Lake Brines by Flame Atomic Emission Spectrometry XING Qian，DONG Mai- qing，XIE Hai- dong Qinghai Institute of Rock and Mineral Analysis，Xining810008，China Abstract The chloride lake brine generally has a higher concentration of sodium than potassium． The original sample was diluted step by step without any pre- treatment． A reasonable ratio of sodium to potassium standard solution series was prepared and the contents of potassium and sodium were directly determinated by atomic emission spectrometry under the optimized measurement condition． This has been applied to the determination of sodium and potassium in chloride lake brine and the recovery was from 91 to 116 with the precision of less than 1RSD n 7 ． Key words flame atomic emission spectrometry; potassium; sodium; lake brine 矿化度大于 50 g/L 的饱和或过饱和的天然水溶液称 为卤水 ［1 ］。卤水是一种液体矿， 按其化合物类型可分为氯 化物型、 硫酸盐型、 碳酸盐型 ［2 －3 ］; 按饱和程度可分为饱和 卤水和过饱和卤水 ［4 ］; 按成因可分为表面卤水、 地层卤 水 ［2 ］ 晶间卤水、 封存卤水和淤泥卤水 和含油地质构造中 高矿化度的油田水 ［3， 5 －6 ］。 测定钾的方法有传统的火焰光度法、 差减法、 四苯硼化钠 重量法、 火焰原子吸收分光光度法 AAS 、 火焰发射光谱法、 电 感耦合等离子体发射光谱法 ICP －AES 、 电感耦合等离子体 质谱法 ICP －MS 等 ［ 1 －2， 4 ］。测定钠的方法有传统的火焰光度 法、 火焰原子吸收分光光度法、 火焰发射光谱法、 ICP － AES、 ICP －MS 法等 ［ 1 －2， 4 ］。本文采用火焰发射光谱法同时测定氯化 物型湖卤水中钾和钠， 方法快速、 简便、 准确、 干扰少。 1实验部分 1． 1仪器及工作条件 Z －8100 型火焰原子吸收分光光度计 日本日立公 司 ， 使用火焰发射模式。仪器工作条件见表 1。 表 1仪器工作条件 Table 1Operation conditions of the instrument 元素波长狭缝燃烧头高度乙炔/空气流量校正方式 Na589． 0 nm 1． 3 nm7． 5 mm0． 30 MPa/1． 6 MPa试样光束 K766． 5 nm 2． 6 nm7． 5 mm0． 30 MPa/1． 6 MPa试样光束 1． 2标准溶液 K、 Na 标准溶液 称取 110 ℃烘干的 Na2CO34． 610 2 g 和在 270 ～290℃灼烧过的无水 K2CO31． 767 6 g， 分别置于 250 mL 烧杯中， 各加入少量高纯水， 慢慢滴入 8 mol/L HNO3至溶解完全 无 CO2发生 。溶液移入 1 000 mL 容量 瓶中， 用高纯水稀释至刻度， 摇匀。配制得到ρ K 1． 0 mg/mL 的 K 标准溶液， ρ Na 2． 0 mg/mL 的 Na 标准 溶液。 混合标准系列 取上述 K 标准溶液和 Na 标准溶液， 按 质量浓度比［ ρ K ∶ ρ Na ］ 配制成1 ∶ 1、 1 ∶ 2、 1 ∶ 5、 1 ∶ 10、 1 ∶ 20、 1 ∶ 40、 1 ∶ 60、 1 ∶ 200、 纯 Na 等工作标准系列供分析 时选用。采用 ρ K 1 mg/mL 和 ρ Na 1 mg/mL 为 293 ChaoXing 1 ∶ 1 的比例对水样在选定的仪器工作条件下进行预分析， 根据测定结果计算 ρ K ∶ ρ Na 的准确比例， 选择合适 的 K 、 Na 质量浓度比例作为标准系列对水样进行测定。 2结果与讨论 2． 1线性范围 以 ρ K ∶ ρ Na 1 ∶ 10 的比例进行试验， K 和 Na 的测定结果 见表2 表明， 火焰发射光谱法测定 K 时灵敏 度低， 形成的曲线向上弯曲; 而测定 Na 时灵敏度较高， 形 成的曲线向下弯曲 ［2 ］。 表 2标准系列① Table 2Standard series ρ K / mgmL－1 发射强度 ρ Na / mgmL－1 发射强度 0． 00． 0000． 00． 000 0． 50． 0055． 00． 079 1． 00． 01610． 00． 141 2． 00． 05120． 00． 209 3． 00． 09330． 00． 253 4． 00． 13940． 00． 288 6． 00． 23560． 00． 343 8． 00． 32680． 00． 387 10． 00． 4211000． 424 ① ρ K ∶ ρ Na 为 1 ∶ 10。 由于湖卤水中的原卤含盐量较高， 火焰发射光谱法测 定时容易造成被测元素的自吸现象产生， 因此， 不能直接采 用火焰发射光谱法测定原卤中 K 和 Na 的含量， 需对水样 进行一定倍数的稀释 ［4 ］， 按照水样中 K 与 Na 的含量 mg/L ， 配制等同比例的标准系列进行水样测定。 表 3 结果表明， 卤水水样稀释倍数逐渐增大， 发射强度 会逐渐变小， 特别是 Na 质量浓度大于 80 mg/L 时线性会 逐渐产生自吸， K 小于 1 mg/L 时线性会下弯， 测定结果偏 高。所以在测定卤水试样时， 水样稀释 K 应控制在 4 mg/L， Na 应控制在 50 mg/L为最佳线性范围。一般氯化 物型湖卤水 K 的稀释倍数控制在 50 倍， Na 的稀释倍数控 制在 500 倍。 表 3稀释倍数对线性范围影响的试验① Table 3Effect of diluting ratio on the linear range 稀释 倍数 I K 发射强度平均值 I Na 发射强度平均值 500． 178 0． 175 0． 1760． 1760． 293 0． 296 0． 2940． 294 1000． 062 0． 065 0． 0660． 0640． 218 0． 216 0． 2140． 216 2000． 019 0． 018 0． 0180． 0180． 182 0． 180 0． 1810． 181 5000． 004 0． 004 0． 0040． 0040． 073 0． 077 0． 0760． 075 ① 采用编号为 93SJ － 112 的卤水水样， ρ K 242 mg/L， ρ Na 2 580 mg/L， ρ Cl－ 6 480 mg/L， 纯水介质。 2． 2酸度的影响 根据表 1 仪器工作条件， 在样品中加入不同介质和不 同浓度的介质， 用火焰发射法测定 K 和 Na， 表 4 的结果表 明， 选用 HNO3、 HCl 和水作为测定介质， 介质种类和浓度对 发射强度基本无影响， 所以本法采用水作为测定的介质。 表 4硝酸、 盐酸、 水介质的条件试验① Table 4Effect of media and concentration of HNO3，HCl and water on determination of K and Na 介质 浓度 发射强度 KNa 介质 浓度 发射强度 KNa 介质 发射强度 KNa HNO320． 063 0． 218 HCl20． 0650． 217 高纯0． 064 0． 216 40． 067 0． 21640． 0640． 218实验0． 065 0． 217 60． 066 0． 21960． 0650． 215用水0． 063 0． 215 80． 064 0． 21780． 0640． 2140． 065 0． 217 10 0． 065 0． 21810 0． 0660． 2160． 063 0． 218 ① 采用卤水水样， ρ K 242 mg/L，ρ Na 2 580 mg/L，ρ Cl－ 6 480 mg/L， 纯水介质， 水样经稀释 100 倍后进行条件试验。 2． 3共存元素的影响 采用氯化物型湖卤水水样进行共存元素的干扰试验， 测定前先将水样稀释 10 倍， 根据 Ca2 、 Mg2 的测定结果， 补加水样中的 Ca2 、 Mg2 含量 100、 200、 300、 400、 500、 600 mg/L 等 6 个含量段 ， 考察 Ca2 、 Mg2 在不同含量时对测 定 K 、 Na 的干扰情况。 从表5 的测定结果来看， Ca2 对 Na 的测定有正干扰， Ca2 量大于 400 mg/L 对 Na 产生明显的干扰， 对 K 无影 响; Mg2 对 K 的测定有负干扰， Mg2 量大于 400 mg/L 对 K 产生明显的干扰 ［4 ］， 对 Na 则无影响。由于卤水在测定 前都经过稀释， 故 K、 Na 之间无明显干扰， 对测定结果不造 成影响; Ca 和 Mg 的干扰可以通过水样的稀释或在标准系 列中补加干扰元素， 予以消除。 表 5钙、 镁对钾和钠测定时的干扰试验① Table 5Interference test of Ca2 and Mg2 on the determination of K and Na Ca2 加入量 ρ Ca2 / mgmL－1 发射强度 KNa Mg2 加入量 ρ Mg2 / mgmL－1 发射强度 KNa 1000． 1360． 2891000． 1360． 289 2000． 1360． 2872000． 1360． 287 3000． 1340． 2883000． 1320． 288 4000． 1360． 2944000． 1300． 291 5000． 1360． 3015000． 1260． 290 6000． 1350． 3086000． 1210． 287 ① 采用编号为 93SJ －86 的卤水水样， 稀释 10 倍后 ρ K 41． 0 mg/L， ρ Na 410． 9 mg/L， ρ Ca2 35． 6 mg/L， ρ Mg2 97． 5 mg/L， ρ Cl﹣ 997 mg/L。 3卤水水样分析 3． 1分析步骤 取原卤水样 5 mL 于 250 mL 容量瓶中， 用纯水稀释至 刻度， 摇匀， 此为 A 溶液， 在 A 溶液中测定 K ; 分取 10 mL 于 100 mL 容量瓶中， 用纯水稀释至刻度， 摇匀， 此为 B 溶 液， 在 B 溶液测定 Na 。根据预分析的结果， 计算水样中 K 与 Na 的比例， 选择合适的标准系列， 采用最高标准调节能 量， 选择仪器工作条件进行测定， 根据测定结果， 计算 K 和 Na 的含量， 同时做两份空白与水样同条件测定。 3． 2准确度 采用编号为 93SJH －001 模拟氯化物型湖卤水配制的 人工合成近似卤水水样， 经多次测定后确定 K 、 Na 、 Ca2 、 Mg2 、 Cl － 的推荐值含量为 ρ K 520 mg/L， 393 第 5 期邢谦等 火焰发射光谱法测定氯化物型湖卤水中钾和钠第 27 卷 ChaoXing ρ Na 9 300 mg/L， ρ Ca2 2 700 mg/L， ρ Mg2 11 000 mg/L， ρ Cl － 49 800 mg/L， 水样稀释200 倍后， 进 行准确度试验。表 6 的数据显示， 本方法测定 K 和 Na 结 果的平均值与推荐值相符。 表 6方法的准确度 Table 6Accuracy test of the 元素 ρB/ mgL－1 推荐值本法分次测定值平均值 K520516524523517519524513519 Na9 3009 2899 3219 3279 2949 3309 3289 3149 315 3． 3精密度 分别对编号为 93SJ － 112 试样中的 K 和 Na 进行 7 次连续测定， 表 7 结果表明， K 的相对标准偏差 RSD 为 0． 75， Na 的 RSD 为 0． 52。 3． 4回收率 分别移取 ρ K 5 mg/mL 的标准溶液1． 00、 2． 00、 4． 00 mL 和 ρ Na 5 mg/mL 的标准溶液 10． 00、 20． 00、 40．00 mL 于含量为 ρ K 410 mg/L、 ρ Na 4 109 mg/L 的水样中， 采用 ρ K ∶ ρ Na 1 ∶ 10 的标准系列， 按照 实验选定的分析条件测定， 获得的方法回收率 K 为 92 ～102， Na 为 91 ～116 见表 8 。 4结语 本法采用火焰发射光谱法测定氯化物型湖卤水中的钾 和钠， 线性范围、 介质试验、 准确度 目前没有湖卤水标准 物质， 本文采用人工模拟合成近似氯化物型湖卤水的基体 水样 、 精密度、 加标回收试验能满足盐湖地质勘查的要 求。方法简便、 快速、 准确， 测定结果的准确度符合 DZ/T 01302006 地质矿产实验室测试质量管理规范 ［7 ］要求。 表 7方法的精密度 Table 7Precision test of the 元素 ρB/ mgL－1 本法分次测定值平均值 RSD/ K241． 1 239． 4 239． 6 242． 9 243． 4 238． 7 240． 3240． 80． 75 Na2 5702 5802 5602 5902 5702 5502 5602 5690． 52 表 8方法的回收率 Table 8Recovery test of the 元素 加入量 V/mL ρB/ mgL－1 推荐值本法分次测定值平均值回收值 回收率 R/ K1． 0410． 0414． 5 414． 6 414． 7414． 64． 692 2． 0419． 6 419． 1 420． 6419． 89． 898 4． 0429． 2 431． 0 430． 9430． 420． 4102 Na10． 04109415041704180416758116 20． 041904210420042009191 40． 04260433043404310201100 5参考文献 ［ 1］岩石矿物分析编写组． 岩石矿物分析 第一分册 ［M］． 3 版． 北京 地质出版社， 1991 1010 －1023． ［ 2］中国科学院青海盐湖研究所分析室． 卤水和盐的分析方法 ［ M］ ．2 版． 北京 科学出版社， 1988 1 －8． ［ 3］张彭熹． 柴达木盆地盐湖 ［ M ］ ． 北京 科学出版社， 1987106 －129． ［ 4］青海省地矿局中心实验室． 天然卤水及盐水分析 ［ R ］ ．197157． ［ 5］于升松． 察尔汗盐湖首采区钾卤水动态及其预测［M］． 北京 科学出版社， 2000 33 －36． ［ 6］郑喜玉， 张明刚， 徐昶， 李秉孝． 中国盐湖志［M］． 北京 科学 出版社， 2002 141 －144． ［ 7］DZ/T 01302006， 地质矿产实验室测试质量管理规范［S］ ， 2006 68 －69． 色谱2009 年征订启事 国内刊号 CN 21 －1185/O6国际标准刊号 ISSN 1000 －8713 邮发代号 8 －43 广告经营许可证 2102002003000135 色谱 是中国化学会主办、 中国科学院大连化学物理研究所和国家色谱研究分析中心承办、科学出版社出版、 国内外 公开发行的专业性学术期刊， 于 1984 年创刊。主要报道国内外色谱学科及其交叉学科的前沿课题和最新科研进展， 包括 新理论、 新方法、 新技术和新装置; 介绍色谱及其交叉学科的新理论、 新方法和新技术在生物医学、 食品安全、 环境监测、 中 药质量控制、 各种组学研究等各方面的应用情况， 以及新型分离介质、 色谱仪器微型化与关键部件的研制和开发。适于科 研院所等从事色谱理论和应用研究的科研人员、 色谱及其相关学科的硕士及博士研究生、 分析测试领域的基层科研人员、 色谱仪器开发及经营单位的有关人员阅读。本刊常设栏目有研究论文、 研究快报、 专论与综述、 技术与应用等， 并不定期刊 登分析测试领域热点及重点的专题论文; 另有书讯、 色谱仪器及相关产品广告等内容。 色谱 已被美国医学索引 Medline 、 美国化学文摘 CA 、 美国剑桥科学文摘 CSA 、 俄罗斯文摘杂志 AJ 、 英国 分析文摘 AA 、 波兰 哥白尼索引 IC 、 日本科学技术文献数据库 JICST 收录， 是中文核心期刊及 中 国科学引文数据库 、 中国科技期刊精品数据库 、 中国科技论文统计与分析 的来源期刊， 已被 中国期刊全文数据库 、 中文科技期刊数据库 、 万方数据 数字化期刊群 等全文收录。 色谱 为双月刊， 大16 开本， 单月30 日出版。单价15 元， 全年90 元。订户可通过邮局或直接与 色谱 编辑部联系订购。 色谱 编辑部联系方式 电话 0411 84379021传 真 0411 84379600 E － mail sepu dicp． ac． cn网 址http ∥www． chrom － China． com 493 第 5 期 岩矿测试 http ∥ykcs． i3t． com． cn/ 2008 年 ChaoXing
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