CN111257251A - 一种测定钾含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定钾含量的方法，该方法包括以下步骤：配制浓度为0‑20mg/L的梯度浓度的钾标准溶液；每100μL标准溶液，按顺序依次加入100μL沉淀稳定剂、100μL 2％四苯硼钠溶液、300μL蒸馏水，比色测定，将单位浓度对应的吸光度进行拟合，得到标准曲线；取水样，按相同的比例、按顺序依次加入试剂，做比色测定，将吸光度代入标准曲线计算水样中钾含量；所述的沉淀稳定剂是含PO₄ ^3‑5‑35mg/L mg/L、K⁺2.5‑17.5mg/L mg/L、Ca²⁺50‑150mg/L、Mg²⁺5‑35mg/L混合盐溶液。本发明方法的测钾结果与经典火焰光度法的偏差不大于10％，方法的重复性与再现性都较好。

Description

一种测定钾含量的方法

技术领域

本发明属于化学分析领域，具体涉及一种测定钾含量的方法。

背景技术

大型炼油、化工、电站等企业中的循环水及补充水中钾含量的测定，是计算循环水管理的重要控制指标“浓缩倍数N”的依据。土壤、化肥中的钾，是植物生长所需的三大元素之一，是了解土壤、化肥基本性质和肥力状况的重要指标。因此，钾含量的测定具有现实意义和科学价值。

国家有关标准规定的水质、土壤、化肥中钾含量测定的标准方法有四苯硼钾重量法、火焰光度法、原子吸收光谱法、等离子发射光谱法等。目前大部分实验室也都是采用上述方法进行水质、土壤、化肥中钾含量的测定，其中较为常用的是四苯硼钾重量法。

四苯硼钾重量法：该方法曾是钾含量测定的首推国家标准方法，但该法存在操作繁琐、测定时间长、低含量钾数据准确性差等问题。

火焰光度法：该方法是钾含量测定的经典方法，数据稳定、准确性好。但因需使用液化气、汽油等易燃易爆燃料，使实验室存在严重的安全隐患；另外，对于高钠低钾样品测定(Na:K>5)，钠会对钾含量的测定造成干扰，影响准确性。

原子吸收法或等离子体发射光谱法：由于土壤提浸液、水等样品中的伴生组分背景干扰大(特别是测低钾含量需采用信号扩大时)，钾的响应值也较低，故对于高盐低钾样品中钾的测定，该方法数据的重现性、准确性都不太理想。另外，仪器成本高，操作繁琐、使用成本高，使用的乙炔气也给实验室带来一定的安全隐患。

对四苯硼钾重量法的持续改进产生了四苯硼钠比浊法。四苯硼钠比浊法的原理是：利用四苯硼钠与钾生成的四苯硼钾沉淀对光的选择性吸收测定出样品中的钾含量。该方法认为：氨、钙镁等对测定均有干扰，必须进行消除。对于样品中可能含有的钙、镁等金属的干扰采用EDTA进行掩蔽，对于氨的干扰采用加入甲醛生成六亚甲基四胺进行消除。但是该方法某些情况下的钾测定校准曲线线性差，数据稳定性也不理想。

大量水质分析工作者近年来也对四苯硼钠比浊法做了大量研究改进，旨在改善方法线性、提高数据准确性，但实际效果并不理想。

发明内容

针对现有的四苯硼钠比浊法在低浓度钾(<20mg/L)时，吸光度不成线性甚至为负值的问题；以及实际样品测定结果准确性差，与经典火焰光度法数据没有可比性的问题。本发明的目的在于提供一种测定钾含量的方法，该方法在现有四苯硼钠比浊法测钾基础上，通过改变多项测定条件，取消甲醛和EDTA试剂的加入，攻克了原方法线性差、样品测定准确性差的技术瓶颈，实现了快速、方便、准确测定钾的目的。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种测定钾含量的方法，包括以下步骤：

(1)绘制标准曲线

配制梯度浓度的钾标准溶液；每100μL标准溶液，按顺序依次加入100μL沉淀稳定剂、100μL 2％四苯硼钠溶液、300μL蒸馏水，充分混匀产生悬浊液后在420nm波长下进行比色测定，将单位浓度对应的吸光度进行拟合，得到标准曲线；

所述梯度浓度的钾标准溶液，钾的浓度范围是0-20mg/L；在这个浓度范围内，改进后的方法低浓度钾浓度与对应的吸光度有很好的线性关系，能保证检测结果的准确性。

优选地，所述梯度浓度的钾标准溶液，钾的浓度分别是20mg/L、10mg/L、6.67mg/L、5mg/L、3.33mg/L、2.5mg/L、2mg/L、1mg/L、0mg/L。

(2)水样检测

取水样，按与步骤(1)相同的比例、按顺序依次加入100μL沉淀稳定剂、100μL 2％四苯硼钠溶液、300μL蒸馏水，然后在420nm波长下进行比色测定，将吸光度代入标准曲线计算水样中钾含量；

沉淀稳定剂的配方及加入是整个方法改进的主要发明点。所述的沉淀稳定剂是含PO₄ ^3-5-35mg/L、K⁺2.5-17.5mg/L、Ca²⁺50-150mg/L、Mg²⁺5-35mg/L的混合盐溶液。经大量试验证明，加入沉淀稳定剂后，可以促使钾与四苯硼钠完全、稳定地生成四苯硼钾沉淀，使得钾标准曲线线性由二次曲线更接近一次曲线，同时，用于实际水样测定，数据准确性好(与火焰光度法的偏差<10％)，数据稳定性好。另外，EDTA试剂也不再需要加入；

优选地，所述的沉淀稳定剂是含PO₄ ^3-20mg/L、K⁺10mg/L、Ca²⁺100mg/L、Mg²⁺20mg/L的混合盐溶液。

所述的沉淀稳定剂优选用磷酸钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁加纯净水配制而成。

步骤(2)所述的水样含有浓度≦20mg/L的钾；若水样中钾浓度大于20mg/L，则将水样稀释至钾浓度≦20mg/L；

步骤(2)所述的水样可以是地表水、石油炼化企业的排放水等等；

所述的比色测定，优选使用1cm比色皿进行；

所述的2％四苯硼钠溶液由以下步骤配制得到：

将2g四苯硼钠(NaTPB)溶解在100ml蒸馏水中，用0.2N氢氧化钠溶液调至pH值为9，静置24h，滤膜过滤，得到2％四苯硼钠溶液。

本发明的测定方法同样可以适用于土壤、化肥中钾含量的测定。

本发明方法的原理是：在微碱性介质中(2％四苯硼钠溶液为微碱性)，钾离子(K⁺)与四苯硼钠(NaTPB)反应，生成溶解度很小的微小颗粒四苯硼钾(KTPB)白色沉淀。根据溶液的浑浊度，可在420nm波长下用比浊法测定钾的量。

本发明方法改变了试剂加入顺序、加入沉淀稳定剂，成功地使钾与四苯硼钠生成的四苯硼钾沉淀完全、稳定，使得标准曲线线性由二次曲线更接近一次曲线，且线性相关性也较好(R>0.999)。

原四苯硼钠比浊法认为钙、镁是干扰，必须通过加入EDTA进行消除。而本发明却反其道而行之，人为加入远高于样品中含量的钙、镁组分，这也正是本发明的独到之处。通过加入沉淀稳定剂，使钙、镁与磷酸根结合生成高度分散的胶体颗粒Ca₃(PO₄)₂和Mg₃(PO₄)₂，在四苯硼钠与钾进行反应的体系中，这些胶体颗粒可作为晶核，有助于钾与四苯硼钠更完全、更稳定地生成四苯硼钾沉淀，这就是沉淀稳定剂的作用基理。

原四苯硼钠比浊法实际样品测定时数据往往会偏高、且数据重现性差的原因也可得到合理的解释：与绘制校准曲线的钾标准溶液相比，水样中可助沉淀生成的晶核较多，沉淀的生成更容易。但因各水样中杂质组份含量各异，在没有采取特殊措施的情况下，即使同一水样进行多次测定，所生成的沉淀也是不稳定的。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明方法的测钾结果数据与经典火焰光度法的偏差不大于10％，方法的重复性与再现性都较好。

2、本发明方法取消了甲醛试剂，使得方法更为环保、安全。

3、对于土壤、化肥中的钾，因实际测定时均是将钾通过浸出、溶解等方式转移至水相进行测定，其原理实质上是高盐水中钾含量的测定。本发明的测钾方法，四苯硼钠与钾就是在高盐条件下进行反应，故本发明方法同样适用于土壤、化肥中钾的测定。

附图说明

图1-图3是多次测定得到的标准曲线。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：低含量钾(0-20mg/L)校准曲线的线性和稳定性

(1)配制梯度浓度的钾标准溶液，钾的浓度分别是20mg/L、10mg/L、6.67mg/L、5mg/L、3.33mg/L、2.5mg/L、2mg/L、1mg/L、0mg/L；

(2)每100μL标准溶液，按顺序依次加入100μL沉淀稳定剂、100μL 2％四苯硼钠溶液、300μL蒸馏水，充分混匀产生悬浊液后在420nm波长下进行比色测定，将单位浓度对应的吸光度进行拟合，得到标准曲线。

所述的沉淀稳定剂是含PO₄ ^3-20mg/L、K⁺ 10mg/L、Ca²⁺ 100mg/L、Mg²⁺ 20mg/L的混合盐溶液(实施例的沉淀稳定剂均为该组成)。

经不同日期多次重复测定，结果见图1-图3，标准曲线的线性由二次曲线更接近一次曲线，线性好(R和R2值在0.9994以上)，且曲线斜率、截距值都比较稳定。

实施例2：本发明测定钾含量方法的重现性

配制一个20mg/L的钾标样，每100μL标样，按顺序依次加入100μL沉淀稳定剂、100μL 2％四苯硼钠溶液、300μL蒸馏水，然后在420nm波长下进行比色测定，将吸光度代入标准曲线计算水样中钾含量；

连续两天利用同一条标准曲线(图1)、同一批试剂进行测试，每天各测试4次。

结果见表1。

表1：本发明测钾方法的重现性试验数据

可以看出，本发明方法的测定结果精密性RSD为2.61％，说明方法的重现性效果较好。

实施例3：本发明测钾方法的加标回收率

(1)取一个含有钾的循环水样品进行加标试验，预先对水样进行过滤(用定性滤纸进行过滤)。取10ml该循环水样的滤液于6支50ml比色管中，分别加入100mg/L钾标样0、1ml、2ml、3ml、4ml、5ml，定容至50ml，取得一系列浓度的加标样品；

(2)每100μL加标样品，按顺序依次加入100μL沉淀稳定剂、100μL 2％四苯硼钠溶液、300μL蒸馏水，充分混匀产生悬浊液后在420nm波长下进行比色测定，将吸光度代入标准曲线(图1)计算水样中钾含量；结果见表2：

表2：本发明测钾方法的加标回收率

由表2可以看出，本发明测定方法的水样加标回收率为97.8-108％，水样加标效果较好，说明本发明测定方法具有很好的实用性。

实施例4：本发明方法与钾的经典测定法(火焰光度法)数据的比较

取某水源水(低钾水库水，钾含量在2mg/L左右)及一循环水(钾含量较高，达30mg/L左右，水样过滤后稀释5倍)，采用火焰光度法和本发明方法对上述水样同时进行三平行测定，数据见表3：

表3：本发明方法测钾数据与经典火焰光度法的比较

由表3可以看出，本发明方法与传统测试方法(火焰光度法)的测试结果相对偏差较小(≤10％)，说明本发明方法测试结果准确度较高。

实施例5

将火焰光度法和本发明方法用于某大型炼油化工企业大量循环水、补充水中钾含量的测定，结果如表4所示。比较两种方法的结果，发现数据较为吻合，偏差不大于10％，说明本发明方法测试结果准确度较高。

表4：本发明方法测钾数据与经典火焰光度法的比较

样品	火焰光度法(mg/L)	改进后比色法(mg/L)
			1#补充水	2.0	2.2
2#补充水	7.1	7.6
			1#循环水	11.8	12.4
2#循环水	16.2	15.8
			3#循环水	10.2	10.0
4#循环水	12.3	12.8
			5#循环水	11.8	13.0
6#循环水	33.8	35.8
			7#循环水	42.0	38.9
8#循环水	39.2	37.1
			9#循环水	17.5	16.2
10#循环水	36.5	34.9

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种测定钾含量的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)绘制标准曲线

配制梯度浓度的钾标准溶液；每100μL标准溶液，按顺序依次加入100μL沉淀稳定剂、100μL 2％四苯硼钠溶液、300μL蒸馏水，充分混匀产生悬浊液后在420nm波长下进行比色测定，将单位浓度对应的吸光度进行拟合，得到标准曲线；

所述梯度浓度的钾标准溶液，钾的浓度范围是0-20mg/L；

(2)水样检测

取水样，按与步骤(1)相同的比例、按顺序依次加入100μL沉淀稳定剂、100μL 2％四苯硼钠溶液、300μL蒸馏水，然后在420nm波长下进行比色测定，将吸光度代入标准曲线计算水样中钾含量；

步骤(2)所述的水样含有浓度≦20mg/L的钾；若水样中钾浓度大于20mg/L，则将水样稀释至钾浓度≦20mg/L；

所述的沉淀稳定剂是含PO₄ ^3-5-35mg/L mg/L、K⁺2.5-17.5mg/L mg/L、Ca²⁺50-150mg/L、Mg²⁺5-35mg/L混合盐溶液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述梯度浓度的钾标准溶液，钾的浓度分别是20mg/L、10mg/L、6.67mg/L、5mg/L、3.33mg/L、2.5mg/L、2mg/L、1mg/L、0mg/L。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)所述的沉淀稳定剂是含PO₄ ^3-20mg/L、K⁺10mg/L、Ca²⁺100mg/L、Mg²⁺20mg/L的混合盐溶液。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)所述的水样是地表水、石油炼化企业的排放水。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的2％四苯硼钠溶液由以下步骤配制得到：

将2g四苯硼钠溶解在100ml蒸馏水中，用0.2N氢氧化钠溶液调至pH值为9，静置24h，滤膜过滤，得到2％四苯硼钠溶液。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的比色测定，是使用1cm比色皿进行。

7.权利要求1-6任一项所述的方法在测定土壤、化肥中钾含量的应用。

Images