تحليل تبادل البوتاسيوم في مجففات الزجاج العازل باستخدام جهاز Wayeal AAS

باعتباره "الحارس الخفي" للزجاج العازل، تحدد أداء المادة المجففة بشكل مباشر خطر التكثف وعمر خدمة وحدة الزجاج. إذا فشلت قدرة الامتصاص الخاصة بها في تلبية المعايير، فقد يؤدي ذلك إلى الضباب أو التكثف بين ألواح الزجاج، مما يضر بالعزل الحراري ويزيد من استهلاك الطاقة في المبنى.

معدل تبادل البوتاسيوم، وتحديداً معدل تبادل أيون البوتاسيوم، هو مؤشر فني حاسم لتقييم جودة وأداء مسحوق المنخل الجزيئي 3A. وفقًا للمعيار الوطني الصيني "المنخل الجزيئي 3A" (GB/T 10504-2017)، يتم تصنيف المناخل الجزيئية 3A إلى أربع فئات بناءً على التطبيق والشكل: المنتجات المبثوقة، الكروية، الكروية للزجاج العازل، والمسحوق. يحدد المعيار متطلبًا فنيًا لمعدل تبادل البوتاسيوم (≥40٪) فقط لفئة المسحوق، مع عدم وجود مثل هذا المتطلب للأنواع المشكلة (المنتجات المبثوقة أو الكروية).

تُنشئ هذه الدراسة طريقة اللهب للامتصاص الذري لتحديد معدل تبادل البوتاسيوم في المواد المجففة للزجاج العازل. تظهر النتائج التجريبية أن معاملات الارتباط الخطي لكل من أكسيد البوتاسيوم وأكسيد الصوديوم أكبر من 0.999. تثبت الطريقة أنها دقيقة وموثوقة وحساسة للغاية، مما يجعلها مناسبة لاختبار مراقبة الجودة لقدرة تبادل البوتاسيوم في المواد المجففة للزجاج العازل.

الكلمات المفتاحية: الامتصاص الذري، اللهب، الزجاج العازل، المواد المجففة، البوتاسيوم، الصوديوم.

1. طريقة التجربة

1.1 تكوين الأداة

الجدول 1 قائمة تكوين مطياف الامتصاص الذري

1.2 الكواشف والمواد التجريبية

1.2.1 محلول قياسي لأكسيد الصوديوم (1 مجم/مل): زن بدقة 1.5830 جرام من كلوريد البوتاسيوم (المعيار الأولي) المجفف مسبقًا عند 150 درجة مئوية لمدة ساعتين في كأس، أضف الماء لإذابته. ثم انقل إلى دورق حجمي سعة 1 لتر، وقم بالتخفيف إلى العلامة بالماء واخلط جيدًا. تركيز هذا المحلول القياسي هو 1 مجم/مل.

1.2.2 محلول قياسي لأكسيد البوتاسيوم (1 مجم/مل): زن بدقة 1.8859 جرام من كلوريد الصوديوم (المعيار الأولي)، المجفف مسبقًا عند 150 درجة مئوية لمدة ساعتين في كأس، أضف الماء لإذابته. ثم انقل إلى دورق حجمي سعة 1 لتر. قم بالتخفيف إلى العلامة بالماء واخلط جيدًا. تركيز هذا المحلول القياسي هو 1 مجم/مل.

1.2.3 حمض البيركلوريك

1.2.4 حمض الهيدروفلوريك

1.2.5 حمض الهيدروكلوريك: 1+1

1.2.6 محلول الأمونيا: GR

1.2.7 كاشف أحمر الميثيل: 0.2%

1.2.8 ميزان تحليلي بقراءة 0.1 مجم

1.2.9 لوح تسخين رقمي

1.2.10 بوتقة PTFE

1.2.11 فرن مقاومة الغرفة

1.3 معالجة العينة المسبقة

اطحن العينة حتى تتمكن من المرور عبر منخل 100 شبكة. انقل العينة المطحونة إلى بوتقة خزفية وضعها في فرن مقاومة الغرفة. قم بتسخين الفرن تدريجياً من درجة حرارة الغرفة إلى 550 درجة مئوية، ثم حافظ على هذه الدرجة لمدة ساعة واحدة. بعد العملية، قم بإزالة البوتقة على الفور وضعها في مجفف لتبرد إلى درجة حرارة الغرفة.

زن بدقة حوالي 0.2 جرام (بدقة 0.0001 جرام) من العينة المعالجة في بوتقة PTFE. بلل بكمية صغيرة من الماء، ثم أضف 1 مل من حمض البيركلوريك و 15 مل من حمض الهيدروفلوريك. ضع على لوح تسخين 120 درجة مئوية وتبخر حتى تظهر أبخرة بيضاء من حمض البيركلوريك. قم بالإزالة واتركه ليبرد. أضف 25 مل من حمض الهيدروفلوريك واستمر في التبخير حتى تذوب العينة تمامًا وتتوقف الأبخرة البيضاء. قم بالإزالة والتبريد. أضف 10 مل من حمض الهيدروكلوريك و 20 مل من الماء، وسخن ليذوب، ثم انقل إلى دورق حجمي سعة 250 مل. برد إلى درجة حرارة الغرفة، وقم بالتخفيف إلى العلامة بالماء، واخلط جيدًا، واتركه جانبًا للتحليل. قم بسحب حوالي 80 مل من هذا المحلول، وأضف أحمر الميثيل حتى يظهر لون وردي خافت، واغلِ برفق لمدة 30 دقيقة. أضف محلول الأمونيا حتى يتحول اللون إلى اللون الأصفر، ثم حافظ على الغليان الطفيف لمدة 15 دقيقة أخرى. قم بالترشيح كميًا في دورق حجمي، وبرد إلى درجة حرارة الغرفة، وقم بالتخفيف إلى العلامة بالماء، واخلط جيدًا. اتبع نفس الإجراء لتحليل العينة الفارغة.

2. النتيجة والمناقشة

2.1 الظروف الطيفية للعناصر

2.2 اختبار المنحنى القياسي

المنحنى القياسي لـ K

المنحنى القياسي لـ Na

2.3 نتيجة التحليل للعينة

3. الانتباه

3.1 الأحماض الهيدروفلوريك والبيركلوريك والهيدروكلوريك المستخدمة في التجربة شديدة الخطورة: الأحماض الهيدروفلوريك والبيركلوريك مؤكسدة وتآكلية بشدة، في حين أن حمض الهيدروكلوريك متطاير وتآكلي للغاية. يجب إجراء جميع تحضير الكواشف وهضم العينات داخل غطاء الدخان. يجب على المشغلين ارتداء معدات الحماية الشخصية المناسبة (PPE) لتجنب الاستنشاق أو ملامسة الجلد والملابس.

3.2 عند الكشف عن البوتاسيوم والصوديوم، يجب تدوير رأس الموقد لتحسين المحاذاة. لقياس البوتاسيوم، قم بتدوير رأس الموقد حتى ينتج المعيار 0.1 مجم/لتر امتصاصًا قدره 0.0115 Abs. لقياس الصوديوم، قم بتدوير رأس الموقد حتى ينتج المعيار 0.1 مجم/لتر امتصاصًا قدره 0.0307 Abs.

4. الخاتمة

تُنشئ هذه الدراسة طريقة قياس الطيف الذري للهب (FAAS) لتحديد معدل تبادل البوتاسيوم في المواد المجففة للزجاج العازل. تظهر النتائج التجريبية أن معاملات الارتباط الخطي (R) لكل من أكسيد البوتاسيوم (K₂O) وأكسيد الصوديوم (Na₂O) تتجاوز 0.999. تثبت الطريقة أنها دقيقة وموثوقة ومستقرة، مما يجعلها مناسبة لاختبار مراقبة الجودة لقدرة تبادل البوتاسيوم في المواد المجففة للزجاج العازل.