浅谈玻璃化学分析方法及影响因素

浅谈玻璃化学分析方法及影响因素

陆战良Summary：本文以玻璃行业中化学分析的方法为中心，从而阐述了影响化学分析中质量控制的有关因素。Key：分析方法；影响因素；玻璃1前言化学分析工作在玻璃行业科研和生产中的地位是不言而喻的。随着玻璃品种的增多，分析方法有待改善或创新，其次是对玻璃质量的要求越来越高，迫使分析结果的精度和准确度也要相应提高。因此，化学分析领域也要在改进原分析方法的基础上，研究出新的分析方法。本文作者就其分析的方法及质量控制的影响因素进行了简单的阐述。2化学分析的各种方法2.1比色分光光度法比色分光光度法由于其灵敏度、准确度高，操作简单、快速，仪器设备简单等特点，是微量组分分析的主要手段。玻璃行业多采用该法测定Fe、Ti、Cr、P等低含量元素，白云石、石灰石、硅砂、砂岩等矿物原料中低含量Al的测定，尽管用本法测定的方法很多，但在玻璃行业还未普及。还有低含量Ca、Mg的分光光度法测定还不成熟。近些年有关比色分光光度法方面的论文有“硝基水扬基荧光酮测定石灰石、石英砂中的Al”，“溴代二甲氨基苯基荧光酮测定白云石、石灰石、石英砂中的Al”，“硅酸盐矿物中Fe和Al的测定”、“浮法锡液中Co、Ni的测定”，“碳酸岩中Si、Fe、Al的测定”，“砂岩中Al和Fe的测定”等。2.2重量法重量分析法是直接用分析天平称量而获得分析结果，不需要标准试样或基准物质进行比较，只要方法可靠、操作细心、加之称量误差小、对常量组分的测定是能够得到准确的分析结果的。重量法在玻璃行业的分析中仍占有重要地位。其中最具代表性的就是“硅酸盐中SiO2的测定”。最近两年有关重量法研究的论文有“氢氟酸挥散重量法测定砂岩中SiO2准确度问题的探讨”等。2.3滴定分析法滴定分析法是一种传统的分析方法。包括酸碱滴定、络合滴定、氧化-还原滴定、沉淀滴定等。由于该法具有简便、快速、准确、应用广泛的特点，在玻璃行业的化学分析中仍是重中之重。玻璃及其原料中的Fe、Al、Ca、Mg，纯碱、芒硝及硼砂的测定多采用滴定分析。尽管滴定反应的类型已基本定型，主要方法、技术已比较成熟，但近几年国内仍在研究新的指示剂、滴定剂、掩蔽剂、新方法及新技术。比如用催化反应检定滴定终点的催化滴定法、线性滴定法、尾数微滴定法等。使滴定分析不断地得以更新与完善。近几年有关滴定分析法研究的论文有“络合滴定在玻璃和原料分析中的应用”，“SiO2测定方法的改进”，“中和法快速测定铜硼硅玻璃粉中的氧化硼”，“络合返滴定法测定磷精粉中的Ca”，海蓝色玻璃中Al、Mg的测定，“含着色元素平板玻璃中Al的测定，”“萤石中Ca的测定”，“EDTA络合滴定Ca和Mg的改进”，“络合滴定法测定氧化钴中的Co”，“碳酸岩中Ca、Mg的测定”，“硅酸盐中Fe、Al的快速分析”等。2.4原子吸收法，火焰光度法近年来原子吸收光谱法在玻璃厂越来越普及。因其灵敏度高、选择性好、抗干扰能力强、测定元素范围广、仪器相对简单、操作方便等优点倍受人们的重视。碱金属是用原子吸收法测定灵敏度很高的一类元素。使用原子吸收法测K、Na的应用实例很多。除此之外，玻璃行业常测的Fe、Al、Ca、Mg等元素也可用原子吸收方法分析。另外，在颜色玻璃中微量着色元素的分析方面，原子吸收法优于其它方法。有关原子吸收在玻璃及矿物分析方面的应用研究有“玻璃中Ba的测定”，“岩石中Al的测定”，“岩石中K、Na的测定”，“宝石蓝平板玻璃中微量Co的测定，”利用塞曼效应火焰原子吸收法测定矿石中Ca、Mg、Mn、Pb、Zn、Cu，“硅酸盐中Fe、Ca和Mg的测定”，“Sr和Ba的测定”等。火焰光度法是一种简单化的发射光谱分析。由于仪器简单、价格便宜、操作方便等优点，仍然是某些玻璃厂测定K、Na的主要手段。近几年有关火焰光度法在玻璃行业中的应用研究报道作者尚未发现。2.5X射线荧光光谱法X射线荧光光谱法由于其荧光分析仪器构造复杂、设备价格昂贵等原因，令其在使用方面受到限制。目前仅有少数玻璃厂拥有X射线荧光光谱仪。但它确有如下特点：分析元素范围广。除少数轻元素外，周期表中绝大部分元素都能用X射线荧光光谱法分析。对化学性质极相似的元素，如稀土等，利用其荧光X射线具有不同波长，不必进行复杂的分离过程，就能完成分析工作。分析的浓度范围宽。从常量组分到痕量杂质都能测定，可用于常量分析和微量分析。分析试样不受破坏(如玻璃片)，分析迅速准确、便于实现自动分析，批量测试、生产在线控制等。X射线荧光光谱法可以快速测定平板玻璃成分，矿物原料成分，浮法玻璃表面渗锡分布和渗锡总量。它的应用使化学分析对生产的控制和指导作用更加及时、便捷。有关X射线荧光光谱法应用方面的研究有“高Si、Al、Ca质建材原料及制品的分析”，“平板玻璃的分析”，“石灰石的分析”，“碳酸盐、磷酸盐主要成分的分析”，“碳酸盐岩石中主次痕量元素的测定”，“萤石中F、Ca及Si的测定”，“茶色玻璃中Se的分析”(《玻璃工厂设计》1987No.2P21)，“玻璃硅质原料的分析”(《玻璃工厂设计》1987No.3P25)，“浮法玻璃表面渗锡量的测定”等。2.6电化学分析法电化学分析法在玻璃行业中的应用已经不是什么新鲜事了。离子选择性电极用来测定K、Na、F、Cl等都已为人们所熟悉。该法投资少、选择性强、简便快速、易于普及。近来有人用钾离子选择性电极测定了磷矿石中的K。离子选择性电极用于电位滴定的研究有“氟离子电极测硅酸盐中Al”，“钡离子电极测玻璃中的Ba”，“BF-4离子电极测硼硅玻璃中的BO-3”，“镉离子电极测硅酸盐中的Ca、Mg”等。3玻璃化学分析质量控制的必要性及其影响因素所谓化学分析的质量，是指所报出的测试结果是否准确可靠、以及能否真实反映试样内在化学组成而言。一个工厂出产的是劣质产品，就会在市场经济的激烈角逐中丧失竞争力。一个化验室报出的是劣质测试结果，它就会在社会上丧失信誉；用劣质测试结果指导生产，就会导致工厂有形产品的质量缺陷，使工厂蒙受经济损失。分析测试工作是一组复杂的技术作业活动的总和。测试人员的技术素质、操作水平、精神状态、客观环境、试剂纯度、分析方法、仪器状态等很多因素都对测试结果的质量产生影响。因此说，化学分析的质量控制是整个分析过程中各操作步骤及相关环节质量控制的综合。影响玻璃化学分析中质量控制的因素表现如下：取样质量控制。所分析的样品应具有代表性。取样应照顾到总体性，从总体中选择多点随机取样，然后再行粉碎或缩分，使受检样品的化学组成尽量与总体的平均值相接近。这是保证测试结果的质量或测试意义的基础。试剂和水的质量控制。湿法化学分析是玻璃行业的重头戏，因此作为主要原材料的试剂和水的质量要严格监控。所有试剂的纯度都应在分析纯以上，水的电阻率不应小于200000·m。操作环境质量控制。洁净的操作环境是减少或防止污染的基础，因此实验室应注意保持卫生。容器、量器的质量控制(容纳液体或放出液体体积的校正)。分析过程中所用容器、量器都应经过校正，容量瓶、移液管、滴定管要严格按照误差要求进行筛选，不合格的不应使用。因为由于它们的不准确所带来的误差最终必然累积到报出的测试结果上，影响测试结果的质量。器皿清洗的质量控制。器皿清洗是化学分析中不可缺少的一项工作，是实验操作技能基础中的基础。分析方法的质量控制。分析方法是决定分析结果的最主要因素。分析方法不同，结果的误差不同，因而质量水平也就不同。每种分析方法都与样品的性质(基体元素)和待测元素相对应，并且有相应的准确度、精密度。在选择分析方法时应根据实际需要，尽量采用标准测试方法。因为标准测试方法是权威性技术准则，用这种方法测试所得到的结果具有准确