一种测定黑火药中钾含量的方法技术

一种测定黑火药中钾含量的方法，包括以下步骤：配制多份浓度不等的氯化钾工作液，以能量色散型X射线荧光光谱仪为检测仪器，假定一定样本量，采用强度校正的数学校正法建立分析方法，将配制的多份氯化钾工作液中K的质量浓度换算成K的质量百分比浓度，并记录每次进样的K的荧光强度，做出校准曲线；将待测的黑火药配制试样液，记录仪器上显示的K的荧光强度，以该荧光强度根据上述确定的校准曲线读出与其对应的K质量百分比浓度值，并计算试样中K的含量，本发明专利技术所述方法通过优化试样溶解条件和X射线荧光光谱仪器的各参数条件，能消除或基本消除试样中各元素间的基体效应。本方法操作简单，检测周期短，准确度好，精密度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及分析测试
，具体涉及能量色散型X射线荧光光谱法测定黑火药中钾含量的方法。
技术介绍
现有技术中，黑火药中钾含量的检测目前尚无标准方法，可以参考《烟花爆竹用烟火药剂第11部分：钾含量的测定》(SN/T1732.11-2014)，该方法是基于沉淀称量法的传统化学分析方法。此标准方法的基本原理：试料经适当预处理后，用热水并过滤，含有钾离子实验溶液在弱碱性介质中与四苯硼钠生成四苯硼钾沉淀，用重量法测定试料中钾的含量。该标准所述方法存在以下不足：(1)检测周期较长，一般熟练技术人员需要2个工作日才能完成一次检测。另外，在具体试验过程中很容易因试验人员操作熟练度不够而引入造成测量结果误差的不确定度。(2)操作步骤较为繁琐，试样先后用无水乙醇和丙酮多次洗涤后，用水溶解后过滤、转移、定容，然后取一定样液加入酚酞、甲醛、EDTA和NaOH等再水浴加热，接着又用四苯硼钠乙醇溶液沉淀钾离子，再经过多次抽滤和洗涤，最后干燥恒重后称量。(3)方法对实验人员要求高，操作步骤中多处涉及洗涤、转移、沉淀、富集、干燥等容易引入不确定性的操作步骤，每次试验操作人员必须格外小心和细致，否则非常容易引入人为的不确定度。能量色散型X射线荧光光谱仪目前所开发的方法多用于样品的无损定性分析。针对固体样品半定量和定量元素检测，绝大多数样品采用无损检测法、粉末压片法和熔融法直接测定(如：《贵金属含量的测定X射线荧光光谱法》(GB/T18043-2008)采用的是无损检测法，《氧化铝化学分析方法及物理性能测定方法第30部分X射线荧光光谱法测定元素含量》(GB/T6609.30—2009)采用的是熔融法，《EDXRF法直接测定W-Fe-Ni-Co合金混合料组分》(《核电子学与探测技术》2007年05期)采用的是压片法，《电子电气产品中限用物质铅、汞、铬、镉和溴的快速筛选X射线荧光光谱法》(GB/Z21277-2007)采用的是压片法或熔融法)。黑火药一般由硝酸钾、碳粉和硫磺组成，常用作烟花爆竹用发射药和开苞药，由于黑火药各化学组成元素间存在着复杂的基体效应(包括元素间吸收-增强效应和物理-化学效应)，无法利用能量色散型X射线荧光光谱法(EDXRF)直接采用粉末压片法和熔融法测定基体背景复杂多变的固体粉末样品。再者，由于黑火药具有易燃易爆特性，难以对其进行压片或熔融法进行前处理。至今为止也未见有能量色散型X射线荧光光谱法检测黑火药中钾含量的公开文献报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种该方法操作简单、检测周期短，且检测结果准确度好，精密度高的测定黑火药中钾含量的方法。一种测定黑火药中钾含量的方法，包括以下步骤：S1、绘制校准曲线S11、配制多份浓度不等的氯化钾工作液，配制过程中用水进行溶解后加入适量的硝酸，然后定容至一定体积；S12、以能量色散型X射线荧光光谱仪为检测仪器，采用X荧光光谱法定量分析的强度校正数学校正法建立分析方法(该步骤中，选定1.5g为校准曲线假定的样本量，是经过申请人在考虑了能量色散型X射线荧光光谱仪的基体效应的基础上，进行了大量的试验确定的，改动该数值将会影响测试结果的准确度及精密度)；将步骤S11配制的氯化钾工作液中K的质量浓度换算成K的质量百分比浓度，然后逐一进样，记录每次进样的K的荧光强度，以各氯化钾工作液中K的质量百分比浓度为横坐标，以与上述K的质量百分比浓度对应的荧光强度为纵坐标，做出校准曲线；其中，通过下述公式将铁工作液中K的质量浓度换算成K的质量百分比浓度：其中，K％表示氯化钾工作液中K的质量百分比浓度，单位为％；c表示铁工作液中K的质量浓度，单位为g/L；0.5表示假定样本量定容的体积，单位为L；1.5表示校准曲线假定的样本量，单位为g；S2、测定黑火药中的钾含量：S21、配制试样液：以黑火药为试样，称取m克，用一定量的水充分溶解后加入一定量的硝酸，再用水定容配制成体积为V的试样液，并保证定容后的溶液中K元素的浓度在校准曲线范围；S22、按步骤S12的检测条件，将试样液装入样品杯，保证样液厚度≥15mm，记录能量色散型X射线荧光光谱仪上显示的荧光强度，以该荧光强度根据上述确定的校准曲线读出与其对应的K质量百分比浓度值；S23、计算试样中K的含量：按以下公式计算试样中单质K的质量百分比浓度：其中，ω表示试样中单质钾的质量百分比浓度，单位为％；ω0表示根据校准曲线读出的K质量百分比浓度值，单位为％；1.5表示校准曲线假定的样本量，单位为g；m表示试样实际称量的质量，单位为g；V表示试样溶解后定容的体积，保证定容后的溶液中K元素的浓度在校准曲线范围即可，单位为mL；500表示假定样本量定容的体积，单位为mL。进一步地，S11中其中氯化钾工作液中的K的质量浓度为0.16g/L～0.99g/L，Cl的质量浓度为0.18g/L～1.10g/L，此浓度范围经过申请人在考虑了能量色散型X射线荧光光谱仪的基体效应的基础上，进行了大量的试验确定的，改动该数值将会影响测试结果的准确度及精密度。进一步地，S11中，所述硝酸的体积为5mL～10mL，质量百分比浓度为10％～30％。进一步地，S12的检测条件为：采用强度校正的数学校正法建立分析方法、孔径为8.8mm～14mm的X射线光管准直器和能够滤掉能量小于3.607KeV的X射线的滤镜，设置电压为8KV～16KV，分析时间为30s～80s，能量范围为0～40KeV，计数率为中，气体环境为空气，电流为自动，基体效应为不考虑。优选地，S12中能量色散型X射线荧光光谱仪的试验检测条件为：采用纤维滤镜,设置电压为12KV，分析时间为35s，能量范围为0～20KeV。进一步地，S21中配制试样液时，称取试样时，精确到0.1mg，置于烧杯内，加入100mL～150mL水，加热微沸10min～15min，趁热用滤纸过滤，将滤液收集至容量瓶，用水多次洗涤，往容量瓶中加入5mL～10mL硝酸，待容量瓶中的溶液冷却至室温后加水定容至刻度，得到试样液。进一步地，S21，硝酸的浓度为10％～30％。优选地，S22中，试样液厚度为15mm～30mm。进一步地，m的取值范围为1.4g～1.6g，该取值区间的确定是经过申请人在考虑了能量色散型X射线荧光光谱仪的基体效应的基础上，进行了大量的试验确定的，改动该数值将会影响测试结果的准确度。该测定方法的基本原理：首先，针对黑火药化学组成的特点，建立专门的数学模型，整体优化能直接影响测定结果的各个因素，其中包括：溶解试料的溶剂种类、化学组成和体积数、试料溶解条件、试液定容体积、用于建立分析方法的基体效应数学校正法类型、用于制作校准曲线的试料假定样本量、系列标准溶液的基体组成、浓度范围和标准溶液点值的间隔和数量、试料实际称样量和能量色散型X荧光光谱仪器的基体效应相互作用形式、电压、电流、滤镜的选择、分析时间、计数率、气体环境、能量范围等各项工作参数和样品杯中试液的厚度等。基于溶剂组成特点的考虑，选择水作为溶剂溶解试料，能将K元素与黑火药中的S和其他水不溶物杂质元素分离，而未引入除H和O元素外的其他干扰元素；其次，整体优化试料溶解条件、试液定容体积、用于建立分析方法的基体效应数学校正法类型、制作校准曲线的试料假定样本量、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定黑火药中钾含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、绘制校准曲线S11、配制多份浓度不等的氯化钾工作液，配制过程中用水对高纯氯化钾进行溶解后加入适量的硝酸，然后定容至一定体积；S12、以能量色散型X射线荧光光谱仪为检测仪器，以1.5g为校准曲线假定的样本量，采用强度校正的数学校正法建立分析方法；将步骤S11配制的氯化钾工作液中K的质量浓度换算成K的质量百分比浓度，然后逐一进样，记录每次进样的K的荧光强度，以各氯化钾工作液中K的质量百分比浓度为横坐标，以与上述K的质量百分比浓度对应的荧光强度或计算后的K的质量百分比浓度为纵坐标，做出校准曲线；其中，通过下述公式将铁工作液中K的质量浓度换算成K的质量百分比浓度：K%=c×0.51.5×100%]]>其中，K％表示氯化钾工作液中K的质量百分比浓度，单位为％；c表示铁工作液中K的质量浓度，单位为g/L；0.5表示假定样本量定容的体积，单位为L；1.5表示校准曲线假定的样本量，单位为g；S2、测定黑火药中的钾含量：S21、配制试样液：以黑火药为试样，称取m克，与一定量的水定容配制成体积为V的试样液，并保证定容后的溶液中K元素的浓度在校准曲线范围；S22、按步骤S12的检测条件，将试样液装入样品杯，保证样液厚度≥15mm，记录能量色散型X射线荧光光谱仪上显示的荧光强度，以该荧光强度根据上述确定的校准曲线读出与其对应的K质量百分比浓度值；S23、计算试样中K的含量：按以下公式计算试样中单质K的质量百分比浓度：ω=ω0×1.5m×V500]]>其中，ω表示试样中单质钾的质量百分比浓度，单位为％；ω0表示根据校准曲线读出的K质量百分比浓度值，单位为％；1.5表示校准曲线假定的样本量，单位为g；m表示试样实际称量的质量，单位为g；V表示试样溶解后定容的体积，保证定容后的溶液中K元素的浓度在校准曲线范围即可，单位为mL；500表示假定样本量定容的体积，单位为mL。...

【技术特征摘要】
1.一种测定黑火药中钾含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、绘制校准曲线S11、配制多份浓度不等的氯化钾工作液，配制过程中用水对高纯氯化钾进行溶解后加入适量的硝酸，然后定容至一定体积；S12、以能量色散型X射线荧光光谱仪为检测仪器，以1.5g为校准曲线假定的样本量，采用强度校正的数学校正法建立分析方法；将步骤S11配制的氯化钾工作液中K的质量浓度换算成K的质量百分比浓度，然后逐一进样，记录每次进样的K的荧光强度，以各氯化钾工作液中K的质量百分比浓度为横坐标，以与上述K的质量百分比浓度对应的荧光强度或计算后的K的质量百分比浓度为纵坐标，做出校准曲线；其中，通过下述公式将铁工作液中K的质量浓度换算成K的质量百分比浓度：K%=c×0.51.5×100%]]>其中，K％表示氯化钾工作液中K的质量百分比浓度，单位为％；c表示铁工作液中K的质量浓度，单位为g/L；0.5表示假定样本量定容的体积，单位为L；1.5表示校准曲线假定的样本量，单位为g；S2、测定黑火药中的钾含量：S21、配制试样液：以黑火药为试样，称取m克，与一定量的水定容配制成体积为V的试样液，并保证定容后的溶液中K元素的浓度在校准曲线范围；S22、按步骤S12的检测条件，将试样液装入样品杯，保证样液厚度≥15mm，记录能量色散型X射线荧光光谱仪上显示的荧光强度，以该荧光强度根据上述确定的校准曲线读出与其对应的K质量百分比浓度值；S23、计算试样中K的含量：按以下公式计算试样中单质K的质量百分比浓度：ω=ω0×1.5m×V500]]>其中，ω表示试样中单质钾的质量百分比浓度，单位为％；ω0表示根据校准曲线读出的K质量百分比浓度值，单位为％；1.5表示校准曲线假定的样本量，单位为g；m表示试样实际称量的质量，单位为g；V表示试样...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊逸，
申请(专利权)人：吴俊逸，
类型：发明
国别省市：广西;45