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硅酸鹽化學(xué)成份快速分析方法探討
前言：
1、硅酸鹽行業(yè)長期以來采用重量法、容量法、分光光度法、火焰光度法及原子吸收光度法聯(lián)合進行材料的化學(xué)分析，流程長，做一個普通樣品的全分析一般要2～3天完成。顯然難以滿足現(xiàn)代化企業(yè)對產(chǎn)品原材料進行質(zhì)量控制的要求。YKF型硅酸鹽化學(xué)成分快速測定儀（以下簡稱快速分析儀），其顯著特點是快？勺苑Q樣開始3個小時左右完成一個樣品中八個常規(guī)元素全分析，其分析精度完全達到陶瓷原材料分析方法（GB/T4734-1996）中對分析精度和誤差的要求，某些組分的測定精度甚至更高，誤差更小。穩(wěn)定性和重現(xiàn)性都很好。
二十幾年來，快速儀已經(jīng)在國內(nèi)各廠礦企業(yè)、大學(xué)院校、科研機構(gòu)得到普及應(yīng)用，國內(nèi)也衍生出幾款同類型的快速測定儀，客觀上改善了實驗室的分析測試條件，提高了工作效益。由于各單位實驗室的工作環(huán)境差異比較大、加上化驗員的操作水平良莠不齊，在使用中還是出現(xiàn)不少問題，現(xiàn)將一些注意事項作一些簡單的歸納，以期對操作員正確使用快速儀、提高實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性起到有益的幫助。
2、要使用好快速分析儀，獲得理想的實驗結(jié)果，需要特別注意以下幾個方面：
2.1 正確使用糾偏功能：快速分析儀的本質(zhì)是全差示光度計（由早期的比色法、分光光度法發(fā)展而來），其工作原理是：通過采用以微電流向左擴展標(biāo)尺，光電流向右擴展標(biāo)尺，實現(xiàn)了大范圍的線性化，避免了在光度法分析中濃度較大的溶液偏離比爾定律、線性差、分析結(jié)果誤差較大的缺陷。在儀器使用上，就是通過糾偏功能達到這一目的。普通的分光光度計沒有這個功能，因而無法測定高濃度的化學(xué)組分。儀器使用時，不同的組分，糾偏量是不同的，很多化驗員忽視了糾偏功能的重要性，甚至沒有校正過儀器的糾偏量，導(dǎo)致在測高濃度的組分時，結(jié)果誤差比較大。
2.2、經(jīng)常檢查儀器的“三性” ：穩(wěn)定性、重復(fù)性、線性。作為常規(guī)的樣品分析，只要儀器“三性” 正常，那么儀器本身帶來的系統(tǒng)偏差就能控制在很小的范圍內(nèi)，對實驗結(jié)果幾乎沒有影響。本文面向的是廣大企業(yè)的基層化驗員，這里不作更深的理論上的闡述，介紹一種簡單的方法判斷“三性” ：用硅鋁混合參比標(biāo)準(zhǔn)溶液，按操作步驟發(fā)色，放置20分鐘穩(wěn)定后，抽吸5次，再吸滿，不排出溶液，觀察吸光度的變化，如果吸光度數(shù)值在2分鐘內(nèi)，最大值與最小值之差不超過2，即可判為穩(wěn)定性合格；然后再連續(xù)抽吸7次，每次都記錄下吸光度，7次的最大值與最小值之差不超過4格，即可判為重復(fù)性合格。線性可按照說明書上的方法，確定糾偏量即可。
2.3 快速分析方法中，檢查儀器的“三性”很重要，但采用穩(wěn)定、快速、準(zhǔn)確的顯色體系和科學(xué)合理的分析流程同樣非常重要。因為溶液中多種化合物共存，化學(xué)元素間存在相互干擾的問題，因此必須選擇一種或幾種合理的顯色劑，在確定特效性的前提下，還要保證其靈敏度和穩(wěn)定性。例如常用的鈣顯色劑，就是近年來合成的一種測鈣用的顯色劑，屬于變色酸雙偶氮類衍生物，該試劑在pH13時，與Ca2+ 生成非常穩(wěn)定的化合物，吸光度可以穩(wěn)定數(shù)小時，而干擾的離子很少。鈣顯色劑唯一的“缺點”就是合成成本高，價格昂貴，因此市面上出現(xiàn)了仿制的價格低廉的“代用品”，這類試劑顯色不能正常顯色，測得結(jié)果沒有任何參考價值。稱取0.125g鈣顯色劑于500ml塑料瓶中，加二次水500ml、優(yōu)級純NaOH 10g，搖勻溶解，此時溶液的顏色應(yīng)該是玫瑰紅（類似葡萄酒的顏色），否則可判定鈣顯色劑不合格。不過要注意的是，如果水質(zhì)不好，某些地區(qū)使用的是地下水、深井水或海水，硬度非常大，配出的鈣顯色溶液呈藍色或紫色，這樣的水是不合格的，不能用來做化驗。還有一種辦法可以簡單的判斷水質(zhì)，將火焰光度計上點火，調(diào)節(jié)好火焰的大小，取100ml蒸餾水，噴霧進樣3～5min，觀察火焰的顏色，如果是純藍色，初步判斷水質(zhì)尚可，如果是黃色或其他雜色，說明水質(zhì)不好。這種辦法的前提是液化氣本身要比較純，燃燒時沒有雜色，火焰為純藍色。
2.4 關(guān)于熔劑：熔劑的作用是在高溫下，與化合物生成可溶性的鹽類，F(xiàn)在市面上出現(xiàn)了幾種，有些廠家自己配制，其主成分就是鋰與硼的混合物，關(guān)鍵的是一定要混合碾磨均勻，如果不均勻，將會導(dǎo)致熔樣不完全，超聲分解時，有時很慢有時很快。氫氧化物粉塵毒性比較大，而且自己加工難免會帶入雜質(zhì)，造成測定結(jié)果偏差過大。正規(guī)生產(chǎn)廠家是在特定的車間合成，可以保證其均勻度和純度。
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2.5 關(guān)于樣品處理：目前有些廠家為了“更快”，為了節(jié)省使用成本，隨意減少稱樣量，減少樣品溶液、顯色液用量，表面上看是節(jié)省了一些成本，實際上大錯特錯了。舉個例子，如果稱樣量50mg，而100g萬分之一天平的感量是0.1mg，允許稱樣誤差是0.2mg。那么稱樣誤差是(0.2 /50)*100=0.4％，也就是說天平如果偏了0.2mg（這是允許的），那么對結(jié)果就會造成0.4%的偏差，以國家一級標(biāo)樣鉀長石中SiO2的含量66.26％為例，測出的值可能是65.99％或66.52％，對于含量越高的組分，造成的偏差越大。以上討論的是在理想狀態(tài)下的情況，實際情況下，加上實驗室溫度、濕度的差異，以及天平并不總是工作在“絕對理想”狀態(tài)，其感量大多會超出0.2mg，那么測得的結(jié)果系統(tǒng)偏差相當(dāng)大。因此不能靠減少稱樣量來加快速度或節(jié)省成本，那將會得不償失的。我們建議稱樣量在130∽150mg之間最理想，天平的稱樣誤差可以控制在0.1％～0.13％之間。
移液誤差也是同樣的道理，1滴溶液大約是0.02ml，那么吸10ml與吸1ml進行測定，其誤差分別是0.2％和2％，相差10倍，可見通過減少移液量來節(jié)省成本，后果是測定結(jié)果誤差將會放大，同樣是得不償失的。如果即減少稱樣量，又減少移液量，如此操作完全是背離科學(xué)的，測得的結(jié)果根本沒有代表性。
從長期研究得知，測定一個樣品的常規(guī)8組分的全分析，成本約9～10元，如果減少稱樣量和吸樣量，成本也不會低于6元（不考慮人力成本）。某些廠商以此為賣點，實在是舍本逐末了。
2.6 其他一些需要注意細節(jié)問題：移液管、容量瓶一定要校正；儀器每天用完要用水清洗干凈，并定期（半年）做糾偏量校正；如果實驗室環(huán)境并不是很好，（按照國家標(biāo)準(zhǔn)，實驗室的室溫、濕度是有要求的），當(dāng)溫度變化大（如季節(jié)交替），將會使溶液的體積產(chǎn)生變化，濃度也隨之變化了，所以參比標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度也需要用國家一級標(biāo)樣校正后使用。
3、結(jié)束語：
以上簡要論述了快速分析儀的工作原理，指出了常見的、非常重要而又容易忽視的細節(jié)問題。因為其本質(zhì)是全差示光度計，那么依然要遵循朗伯-比爾定律，依然存在一定的局限性。某些單位購買了儀器，希望什么樣品都能測，這種想法其實是錯誤的，不科學(xué)的。任何儀器都有它自身的指標(biāo)和特性（檢測限、靈敏度等等），不是萬能的，快速分析儀同樣如此。
