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無(wú)機(jī)非金屬材料的化學(xué)成分及檢測(cè)（三）

對(duì)硅酸鹽化學(xué)成分進(jìn)行分析，常根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行單項(xiàng)分析或系統(tǒng)分析。單項(xiàng)分析是指在一份試樣中測(cè)定一至兩個(gè)項(xiàng)目；系統(tǒng)分析是指將一份試樣分解后，通過(guò)分離或掩蔽的方法消除干擾離子對(duì)測(cè)定的影響后，系統(tǒng)地、連貫地依次對(duì)數(shù)個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)定。

如果需要對(duì)一個(gè)樣品的多個(gè)組分進(jìn)行測(cè)定，建立一個(gè)科學(xué)的分析系統(tǒng)可以減少試樣用量、避免重復(fù)工作、加快分析速度、降低成本、提高效率?？茖W(xué)的分析系統(tǒng)是指在系統(tǒng)分析中，按照試樣分解、組分分離到依次測(cè)定的程序進(jìn)行安排。分析系統(tǒng)建立的優(yōu)劣不但會(huì)影響到分析速度和分析成本，而且會(huì)影響到分析結(jié)果的可靠性。

科學(xué)的分析系統(tǒng)必須具備以下條件:

1)稱(chēng)樣次數(shù)少，一次稱(chēng)樣可測(cè)定較多項(xiàng)目。稱(chēng)樣次數(shù)少，不僅減少了稱(chēng)量、分解試樣的操作時(shí)間、使用的試劑量，還可減少由于這些操作所引入的誤差。

2)盡可能避免分析過(guò)程中介質(zhì)的轉(zhuǎn)換和分離方法的引入，這樣既可以加快分析速度，又可以避免由此引入的誤差。

3)所選測(cè)定方法必須有良好的精密度和準(zhǔn)確度，這是保證分析結(jié)果可靠性的基礎(chǔ)。同時(shí)，方法的選擇性盡可能較高，以避免分離，使操作更快捷。

4)適用范圍廣，即適用于分析系統(tǒng)的試樣類(lèi)型多，且當(dāng)分析系統(tǒng)中各測(cè)定項(xiàng)目的含量變化范圍較大時(shí)也可適用。

5)稱(chēng)樣、試樣分解、分液、測(cè)定等操作易與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析。

硅酸鹽常用的分析系統(tǒng)主要有經(jīng)典分析系統(tǒng)和快速分析系統(tǒng)兩種。

3.2.2.1 經(jīng)典分析系統(tǒng)

硅酸鹽經(jīng)典分析系統(tǒng)基本上是建立在沉淀分離和重量法的基礎(chǔ)之上，是定性分析化學(xué)中元素分組法的定量發(fā)展，是有關(guān)巖石全分析中出現(xiàn)最早、在一般情況下可獲得準(zhǔn)確分析結(jié)果的多元素分析流程。具體流程如圖3.1所示。

圖3.1 硅酸鹽經(jīng)典分析流程圖

在經(jīng)典分析系統(tǒng)中，一份硅酸鹽巖石試樣只能測(cè)定SiO2、Fe2O3、A12O3、TiO2、CaO和MgO等6種成分的含量，而K2O、Na2O、MnO、P2O3則需另取試樣進(jìn)行測(cè)定，所以說(shuō)經(jīng)典分析系統(tǒng)不是一個(gè)完善的全分析系統(tǒng)。

在目前的例行分析中，經(jīng)典分析系統(tǒng)已基本*被快速分析系統(tǒng)所替代。只是由于其分析結(jié)果比較準(zhǔn)確，適用范圍比較廣泛，目前在標(biāo)準(zhǔn)試樣的研制、外檢試樣分析及仲裁分析中仍有應(yīng)用。在采用經(jīng)典分析系統(tǒng)時(shí)，除SiO2的分析過(guò)程仍保持不變外，其余項(xiàng)目常常采用配位滴定法、分光光度法和原子吸收光度法進(jìn)行測(cè)定。

3.2.2.2 快速分析系統(tǒng)

快速分析系統(tǒng)以分解試樣的手段為特征，可分為堿熔、酸溶和鋰硼酸鹽熔融三類(lèi)。常見(jiàn)元素分析方法見(jiàn)表3.1。

表3.1 硅酸鹽全分析常用方法

(1)堿熔快速分析系統(tǒng)

以Na2CO3、Na2O2或NaOH(KOH)等堿性熔劑與試樣混合，在高溫下熔融分解，熔融物以熱水提取后，用鹽酸(或硝酸)酸化，不需經(jīng)過(guò)復(fù)雜的分離即可直接分液，分別進(jìn)行硅、鋁、錳、鐵、鈣、鎂、磷的測(cè)定。鉀、鈉則需另外取樣測(cè)定。

(2)酸溶快速分析系統(tǒng)

試樣在鉑坩堝或聚四氟乙烯燒杯中用HF或HF-HClO4、HF-H2SO4分解，驅(qū)除HF，制成鹽酸、硝酸或鹽酸-硼酸溶液。溶液整分后，分別測(cè)定鐵、鋁、鈣、鎂、鈦、磷、錳、鉀、鈉，方法與堿熔快速分析相類(lèi)似。硅可用無(wú)火焰原子吸收光度法、硅鉬藍(lán)分光光度法、氟硅酸鉀滴定法測(cè)定；鋁可用EDTA滴定法、無(wú)火焰原子吸收光度法、分光光度法測(cè)定；鐵、鈣、鎂常用EDTA滴定法、原子吸收分光光度法測(cè)定；錳多用分光光度法、原子吸收光度法測(cè)定；鈦和磷多用光度法；鈉和鉀多用火焰光度法、原子吸收光度法測(cè)定。

(3)鋰鹽熔融分解快速分析系統(tǒng)

在熱解石墨坩堝或用石墨粉作內(nèi)襯的瓷坩堝中用偏硼酸鋰、鋰鹽-硼酸酐(8∶1)或四硼酸鋰于850～900℃熔融分解試樣，熔塊經(jīng)鹽酸提取后，以CTMAB凝聚重量法測(cè)定硅。整分濾液，以EDTA滴定法測(cè)定鋁；二安替比林甲烷分光光度法和磷鉬藍(lán)分光光度法分別測(cè)定鈦和磷；原子吸收光度法測(cè)定鈦、錳、鈣、鎂、鉀、鈉。另外，可用鹽酸溶解熔塊后制成鹽酸溶液，整分溶液，以光度法測(cè)定硅、鈦、磷；原子吸收光度法測(cè)定鐵、錳、鈣、鎂、鈉?；蛘呖捎孟跛?酒石酸溶解熔塊后，用一氧化二氮-乙炔火焰原子吸收光度法測(cè)定硅、鋁、鈦；用空氣-乙炔火焰原子吸收光度法測(cè)定鐵、鈣、鎂、鉀、鈉。