矿物含量（精选7篇）
矿物含量 篇1
随着社会经济的突飞猛进, 金矿的普查勘探越来越广泛, 对金的分析要求也日趋严格。分析方法必须具有可操作性、经济性、方便性, 才可以更好地符合时代的发展需求。由于金矿地质样品分析结果的不同, 所产生的误差也非常大, 影响一些金矿地质工作的顺利开展。金矿中含有丰富的硫、砷, 分析方法的不同选择, 金含量的测定结果也各不相同。之前, 大多数都是采取活性炭吸附金, 也就是烧去炭素后, 采取王水溶解剩下的残渣, 在氯化钾的条件下进行蒸干, 采取联苯胺作为缓冲液浸提干渣的指示剂, 溶液滴定遵循氢醌标准。活性炭吸附金具有明显的局限性, 比如:活性炭吸附不完全、结果偏低、所需要的流程时间比较长等。经过长期的实验与改造, 现代仪器分析和微量分析技术得到日新月异的改进, 沫塑料吸附方法在岩石矿物中金含量的测定中得到广泛的应用。本研究主要利用王水分解金矿, 将泡沫塑料吸附金置入稀王水溶液中, 然后采取硫脲水溶液进行解脱后, 最后利用火焰原子吸收分光光度计进行测定。此方法, 能有效避免各种元素的干扰, 具有良好的可操作性, 所需要的成本比较低, 值得全面推广。
一、实验设备
1、仪器和器皿
采取原子吸收分光光度计、金阴极灯, 灯电流为5兆, 波长大约为243.00毫米, 每分钟的空气流量为5升, 每分钟的乙炔流量为1.50升, 燃烧器高度为7毫米, 光谱带宽为0.20毫米, 负高压大约为280。
圆皿为200毫升、烧杯为250毫升、表面皿为500毫升、锥形瓶为100毫升、胶塞为100毫升、漏斗为100毫升、容量瓶为100毫升。
2、试剂
①金标准溶液:在高达600摄氏度的高温中放置光谱纯金, 灼烧10分钟左右, 并在100毫升的烧杯中放置0.125g样品。加入30毫升进行溶解, 最后置入10%HCL溶液稀至500毫升。②含铁的1%硫脲可以现场配置, 在1%硫脲溶液100毫升加入盐酸1毫升、Fe Cl3溶液0.11ml25%。③王水:在1000毫升王水中置入25%Fe Cl3溶液15毫升。④泡沫塑料:泡沫塑料为聚醚型, 孔隙度达到95%, 将聚氨酯软质泡沫塑料剪成3cm×4cm的条状, 并将其放置沸水中煮沸5分钟, 最后采取蒸馏水清洗干净, 晾干起到备用的作用。
二、实验过程
1、实验方法
首先将矿样进行粉碎, 采取0.0001g样品平铺在圆皿中, 放置在400℃的马弗炉中焙烧30分钟, 最后调到650℃的高温中焙烧45分钟, 接着进行冷却, 并移入250毫升的烧杯中, 置入稀王水100毫升, 将表面皿盖上, 在电热板上利用高温微沸60分钟, 再一次进行冷却, 直到过滤放到锥形瓶中, 加入150毫升水, 将出炉过的0.5克泡沫塑料放到当中, 采取胶塞塞紧瓶口, 在振荡机上进行振荡30分钟, 随之将泡沫塑料取出并用水洗净、挤干, 放到100毫升锥形瓶中加入30毫升2%硫脲溶液, 在沸水中煮20分钟, 为了提高效果, 可以一边加热一边振荡, 在煮热的状态下, 采取镊子多次挤压泡沫塑料, 利用2%硫脲溶液进行冲洗, 将所有的溶液移入50毫升容量瓶, 等到冷却定容后, 再进行测试。
2、绘制工作曲线
在进行金标准溶液的配制过程中, 分别采取0、0.01、0.05、0.10、0.50、1.00毫升的金标准物质放置于100毫升容量瓶中。金标准物质的标准标准值为1000μg/ml。
三、原子吸收法测金注意事项
本研究中采取金标准溶液0.05、0.10、0.20、0.40毫升进行回收实验, 回收率非常高, 在96.00%到102.00%之间, 其精密度、准确度都非常高。
原子吸收法测金注意事项, 具体如下:①样品溶矿后可以加上微量的饱和溴水, 保证金的吸附保持在[Au (Cl) 4]-的状态, 使结果趋于偏高。在AS、Sb含量比较高的情况下, 可以采取稀EDTA溶液将泡沫塑料清洗一下。②在反复的标样测定中, 最关键的是保证泡沫塑料质量, 才能使金达到完全的吸附效果。再采用泡沫塑料进行二次吸附, 前后两次结果的总和便得出金的含量。③在实验的过程中, 如果发现溶液含有铁的情况下, 采取泡沫塑料吸附金, 会在最大程度上提高吸附金的回收率。最合适的铁量一般都是大于150毫克。当在原子化的过程中没有铁存在, 金的标准曲线性会非常差, 重现性也非常差, 当存在50ug/ml铁的情况下, 将会改善金的线性、重线性、灵敏度等。④在冷却和放置过程中, 为了避免金的硫脲络合物会重新被泡沫塑料吸附, 降低金的结果, 可以通过硫脲溶液解脱下吸附在泡沫塑料上的金, 并在第一时间进行分离。
四、结束语
采取泡沫塑料富集金原子吸收法测定岩石矿物中金含量, 分析的速度非常快, 具有良好的可操作性, 需要的成本低, 对环境的污染少, 有效避免碳、硫及有机物对金的测定干扰, 具有非常高的准确度与精密度。
摘要：在试样过程中, 采取金王水分解, 在10%-20%王水介质中, 金被直接用多孔聚氨酯泡沫吸附富集, 接着采取2%硫脲, 进行加热, 被吸附的金便会自行解脱, 最后采用原子吸收法测定。原子吸收法的优势在于具有简单性、快捷性, 仪器具有良好的稳定性、准确性。本文主要围绕原子吸收法测定岩石矿物中金含量, 展开具体的阐述。
关键词：泡沫塑料富集,火焰原子吸收法,硫脲解脱液,矿石,金
参考文献
[1]李亚静, 吕晓琳.原子吸收法测定岩石矿物中金含量[J].吉林地质, 2010, 01 (06) :81-82.
[2]刘艳玲.原子吸收法测定岩石矿物中金含量[J].才智, 2010, 11 (35) :27-30.
[3]戴莲金.泡沫塑料无火焰原子吸收法测定岩石矿物中的痕量金[J].福建地质, 2011, 02 (27) :63-71.
[4]陈友祎.原子吸收法测定金和银 (综述) [J].光谱学与光谱分析, 2010, 04 (07) :67-77.
矿物含量 篇2
1 材料与方法
1.1 饲料
鸡饲料, 由广东、湖南省的养鸡场将采集的鸡饲料送往华南农业大学兽医学院内科教研室待测。送检的饲料按所适用鸡的年龄和生长阶段划分为育雏期 (1～42日龄) 料、育成期 (43～140日龄) 料、产蛋期 (141～505日龄) 料各40份。
1.2 仪器、设备及试剂
1.2.1 主要仪器、设备
原子吸收光谱仪 (型号为AA7000) , 购自北京三维科技公司;可见光分光光度计 (型号为WFJ2000) , 购自上海尤尼柯仪器有限公司;Cu、Fe、Mn、Zn、Ca元素灯, 购自北京东西分析仪器有限公司;马弗炉, 购自上海金泸电热仪器联营厂;自动双重纯水蒸馏器 (型号为SZ-93) , 购自上海亚荣生化仪器厂;电子天平 (型号为Mettler AE160) 、超纯水器 (ELGA) 、瓷坩埚 (石英质, 40～50 mL) 等。以上仪器和设备均由华南农业大学兽医学院内科教研室提供。
1.2.2 试剂及配制方法
Fe、Cu、Zn、Mn、Ca元素标准储备液, 购自国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院, 质量浓度均为1 000 μg/mL, 配成标准工作液质量浓度;浓硝酸 (分析纯) 、浓盐酸 (分析纯) 、偏钒酸铵、钼酸铵、磷酸二氢钾、六水氯化锶, 均为市购。试验用水为超纯水。
P标准液的配制:将磷酸二氢钾在105 ℃干燥1 h, 在干燥器中冷却后称取0.219 5 g溶解于水, 定量转入1 000 mL容量瓶中, 加硝酸3 mL, 用水稀释至刻度, 摇匀, 即为50 g/mL的P标准液。
钒钼酸铵显色剂的配制:先将2种试剂干燥1 h, 称取偏钒酸铵1.25 g, 加水200 mL加热溶解, 冷却后再加入250 mL硝酸;另称取钼酸铵25 g, 加水400 mL加热溶解。在冷却条件下, 将2种溶液混合, 用水定容至1 000 mL, 避光保存。若生成沉淀, 则不能继续使用。
干扰抑制剂溶液的配制:称取六水氯化锶15.214 5 g溶于水, 加水定容至1 000 mL, 摇匀。
1.3 器皿的处理
试验所用器皿均用4%硝酸溶液浸泡24 h, 以便去除相关离子的污染。然后用纯化水冲洗, 再用去离子水冲洗2～3遍, 烘干后防尘贮藏, 备用。
1.4 样品干灰化消解处理
准确称取样品5.0 g左右 (精确至0.000 2 g) 用研钵研碎, 过200目筛, 放于瓷坩埚中, 在电炉上低温、小心碳化至无烟, 再在马弗炉中以500 ℃灰化16 h, 至灰化成白色灰烬。样品灰化完成后, 取出冷却, 用1 mol/L盐酸将样品溶解转移至小烧杯 (用1 mol/L盐酸冲洗瓷坩埚3次) , 再加10 mL浓盐酸并加水30 mL煮沸10 min, 将盐类加热溶解。后放冷, 移入100 mL容量瓶中, 以纯化水定容, 摇匀, 过滤, 保存为样品分解夜待测。同时做试样空白溶液1份。
1.5 测定项目
Fe、Cu、Zn、Mn、Ca元素采用火焰原子吸收分光光度法在原子吸收光谱仪上测定, P元素用钼黄显色光度法在可见光分光光度计上测定。
采用火焰原子吸收法, 设置狭缝为0.2 nm, 空气压力为0.25 MPa, 乙炔压力为0.05 MPa, 其他参数见表1。
测定P元素时, 分光光度计预热0.5 h, 再用1 cm比色皿在420 nm波长下测定溶液中P元素的吸光度。
1.6 标准曲线的绘制
测定Fe、Cu、Zn、Mn、Ca元素时, 分别取各元素标准储备液配成标准浓度梯度的使用液 (0.00组为标样空白组) 。稀释Ca标准液和分解液时均要加干扰抑制剂溶液5 mL/50 mL, 并在常温下放置10 min以上。直接顺次吸取不同浓度的待测元素标准液, 在火焰原子吸收仪上自动绘制出相应的标准工作曲线。标准曲线相关系数在0.999以上才能测定待测液。
测定P元素时, 分别取P标准液, 配成标准浓度梯度的使用液 (0.00组为标样空白组) 。稀释P标准液和分解液时均要加钒钼酸铵显色剂10 mL/50 mL, 并在常温下放置10 min以上。用1 cm比色皿在420 nm波长下进行标样测定, 以P含量为横坐标、吸光度为纵坐标绘制工作曲线, 求得吸光度与浓度关系的一元线性回归方程, 相关系数0.99以上才能测定待测液。
测定过程中, 所有样品均由空白样、二次平行样进行质量控制, 测定条件同标准液。
1.7 数据统计分析
试验数据采用SPSS统计软件处理。
2 结果与分析
2.1 广东、湖南省蛋鸡饲料中Cu元素含量统计与分析
广东、湖南省蛋鸡饲料中Cu元素含量统计及中国、美国饲养标准 (NRC建议量) 见表2。
mg·kg-1
由表2可以看出:广东、湖南省蛋鸡饲料均含有较高水平的Cu元素, 育成期和产蛋期饲料Cu元素含量超过中国饲养标准和美国饲养标准, 其中湖南省产蛋期饲料中Cu元素为美国饲养标准的9倍以上。湖南省饲料中的Cu元素含量比广东省的丰富。美国饲养标准中蛋鸡、肉仔鸡饲料中Cu元素的最高限量均为300 mg/kg。Cu元素是所有低等生物和脊椎动物必需微量元素之一, Cu元素缺乏能引起淋巴免疫器官的病理损伤和体液免疫、细胞免疫以及非特异性免疫功能降低, 缺Cu动物免疫功能受损的同时, 死亡率和对传染性因子的易感性增高[6]。
2.2 广东、湖南省蛋鸡饲料中Fe元素含量统计与分析
广东、湖南省蛋鸡饲料中Fe元素含量统计及中国、美国饲养标准 (NRC建议量) 见表3。
mg·kg-1
由表3可以看出, 广东、湖南省蛋鸡饲料均含有较高水平的Fe元素, 最高达到中国饲养标准和美国饲养标准的2倍多。此次送检的饲料中, 湖南省蛋鸡饲料中的Fe元素含量均略低于广东省, 但总体而言均达到了国内外的饲养标准。美国饲养标准中蛋鸡、肉仔鸡饲料中Fe的最高限量均为1 000 mg/kg。Fe为造血元素, 缺Fe导致某些蛋白活性降低并使机体对微生物易感, 严重影响机体免疫力;但是Fe元素含量过高也会降低免疫力[7]。
2.3 广东、湖南省蛋鸡饲料中Mn元素含量统计与分析
广东、湖南省蛋鸡饲料中Mn元素含量统计及中国、美国饲养标准 (NRC建议量) 见表4。
mg·kg-1
由表4可以看出, 广东省蛋鸡饲料中除了育成期饲料的Mn元素含量达到了中国饲养标准和美国饲养标准之外, 其余饲料均未达到标准;而湖南省蛋鸡饲料中均含有较高水平的Mn元素, 最高达到了中国饲养标准和美国饲养标准的2倍多, 表明广东省饲料中Mn元素含量多数未达到标准, 应适当补充。美国饲养标准中蛋鸡、肉仔鸡饲料中Mn元素的最高限量均为1 000 mg/kg。缺Mn也能引起家禽白细胞增殖, 可使胸腺增生;但Mn元素含量过高对体液免疫和细胞免疫也有不良影响。
2.4 广东、湖南省蛋鸡饲料中Zn元素含量统计与分析
广东、湖南省蛋鸡饲料中Zn元素含量统计及中国、美国饲养标准 (NRC建议量) 见表5。
mg·kg-1
由表5可以看出:广东、湖南省蛋鸡饲料均含有很高水平的Zn元素, 除湖南省的育雏期饲料外, 其余饲料Zn元素的含量均达到了美国饲养标准的10倍以上;最高为广东省的产蛋期饲料, 是美国饲养标准的19倍之多。美国饲养标准中蛋鸡、肉仔鸡饲料中Zn元素的最高剂量均为1 000 mg/kg。缺锌会影响家禽的免疫功能。
2.5 广东、湖南省蛋鸡饲料中Ca元素含量统计与分析
广东、湖南省蛋鸡饲料中Ca元素含量统计及中国、美国饲养标准 (NRC建议量) 见表6。
%
由表6可以看出:广东、湖南省蛋鸡饲料含有的Ca元素和中国饲养标准或美国饲养标准的剂量很相近, 但产蛋期饲料的Ca含量均未达标。Ca、P元素是鸡需要量最多的2种矿物质元素, 缺Ca时鸡出现佝偻病和软骨病, 生长停滞, 产蛋率下降, 产薄壳蛋或软壳蛋。鉴于鸡在产蛋期对Ca元素的需求量比较大, 建议养殖场在不超出饲养标准的范围内, 适当增加Ca元素含量。
2.6 广东、湖南省蛋鸡饲料中P元素含量统计与分析
广东、湖南省蛋鸡饲料中P元素含量统计及中国、美国饲养标准 (NRC建议量) 见表7。
%
由表7可以看出:广东省蛋鸡饲料均达到了美国饲养标准, 但未达到中国饲养标准, 湖南省的育雏期饲料达到了美国饲养标准, 其余均未达到中国饲养标准或美国饲养标准。提示鸡场应注意补充P元素, 同时还要注意Ca元素与P元素的比例, 但也不要超过饲养标准剂量范围。
3 结论
1) 采样所涉及的广东、湖南省蛋鸡饲料中, 矿物元素Zn、Fe、Cu含量丰富, 均达到了中国饲养标准和美国饲养标准。
2) 采样所涉及湖南省的蛋鸡饲料含有高水平的Mn元素, 送检饲料均达到了中国饲养标准和美国饲养标准, 其中广东的育成期饲料也有较高水平的Mn元素, 符合饲养剂量范围, 但采样所涉及的广东省育雏期饲料Mn元素含量较少, 未达到饲养标准。
3) 广东、湖南省鸡饲料含有的Ca元素和中国饲养标准或美国饲养标准很相近, 但均未达到中国饲养标准和美国饲养标准。
4) 广东、湖南省鸡饲料含有的P元素较少, 采样所涉及广东省的蛋鸡饲料均达到了美国饲养标准, 但未达到中国饲养标准;湖南省育雏期饲料达到了美国饲养标准, 其余均未达到中国饲养标准或美国饲养标准。
参考文献
[1]高占国, 翟自涛.矿物质饲料在养鸡业中的作用[J].畜牧与饲料科学, 2008 (3) :7.
[2]邓田方.AAS测定饲料中矿物元素样品处理过程干扰因素的去除[J].饲料博览, 2007 (17) :42-44.
[3]李美同, 李玲, 张子仪, 等.饲料添加剂[M].北京:北京大学出版社, 1991.
矿物含量 篇3
1 材料与方法
1.1 试验样品
东北林蛙, 购自黑龙江省牡丹江市东安市场。试验选择6只体重均匀的雄性个体, 毁双髓后取肝脏、肾脏、心脏、肌肉, 分别称重, 备用。
1.2 主要仪器及试剂
全谱直读电感耦合等离子体原子发射光谱仪 (型号为Optima 5300DV) , 美国Perkin Elmer公司生产。
HNO3、HClO4均为优级纯;Ca、Mg、P、Na、Fe、Cu、Mn、砷 (As) 、镉 (Cd) 、铂 (Pb) 10种标准溶液, 均为100 mg/L标准贮备液, 购自国家标准物质中心。
1.3 样品处理
采用湿法消解样品, 将组织样品放入锥形瓶中, 105 ℃干燥至恒重后放数粒玻璃珠, 加入 HClO4与HNO3的混合液 (HClO4与HNO3的比为1∶4) 10 mL, 加盖浸泡过夜。将锥形瓶放于电炉上加热消解, 若变棕黑色, 加混合酸, 直至冒白烟, 消化液呈无色透明, 放冷。将消化液倒入10 mL容量瓶中, 用去离子水定容, 混匀待测, 同时作试剂空白。采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定10种元素含量。
1.4 数据分析
按undefined公式计算样品中元素含量, 其中X为样品中元素含量 (mg/kg) ;c1为待测样中元素含量 (mg/L) ;c0为空白液中元素含量 (mg/L) ;V为消化液定量总体积 (mL) ;m为样品质量 (g) 。最后取6组数据的平均值进行分析。
2 结果 (见表1、图1～3) 与分析
2.1 矿物质元素在东北林蛙不同部位的含量
由表1、图1～3可知:所测的10种矿物质元素在东北林蛙肝脏、肾脏、心脏和肌肉4种组织器官中的含量存在差异, 多数矿物质元素在肌肉和肝脏中的含量低于肾脏和心脏中的含量, 说明矿物质元素主要的蓄积部位是肾脏和心脏。
在4种组织器官中, P、Na、Mg、Ca的含量最高;Fe、Mn、Cu的含量次之;As、Cd、Pb的含量最低。这与P、Na、Mg、Ca属于生物体内的常量元素, Fe、Mn、Cu属于微量元素, As、Cd、Pb属于有毒的重金属元素, 在生物体内的含量分布相吻合。
2.2 东北林蛙矿物质元素营养分析
在饮食上, 人们主要选择东北林蛙的骨骼肌, 即研究中的肌肉部分。由表1可知:7种对人体有益的矿物质元素在肌肉中的含量分布为P>Na>Mg>Ca>Fe>Mn>Cu。除了Cu含量高于Mn外, 这与猪肉和牛肉的元素含量分布相一致, 并且林蛙的这些元素含量都普遍高于猪肉和牛肉, 许多元素含量高出10倍以上[6]。与一些常食用的鱼虾类、大豆、鸡蛋等食品相比, 林蛙的矿物质元素含量, 特别是P、Fe、Mg、Ca明显较高[6]。在重要的经济蛙类营养价值研究中, 赵桂华等[4]认为, 东北林蛙的营养价值优于牛蛙、虎纹蛙等经济蛙类。因此, 东北林蛙是一类矿物质元素含量丰富, 不可多得的营养保健性食品, 具有极高的开发价值。
2.3 东北林蛙重金属元素含量分析及食用评价
重金属元素含量超标, 会严重损伤生物体生理健康。根据表1的数据表明, 3种重金属元素As、Cd、Pb和其他元素一样, 在肾脏和心脏中的含量明显高于肝脏和肌肉中的含量, 其中Cd在肝脏中的含量也较高。东北林蛙肌肉样品中As和Pb元素的含量分别为1.34, 1.30 mg/kg, 高出国家限量标准《无公害食品—牛蛙》 (NY 5156—2002) 0.5 mg/kg约2.5倍, 肌肉中Cd含量为0.09 mg/kg, 接近于国家限量标准0.1 mg/kg。因此, 在极力倡导东北林蛙食品利用和开发的同时, 也应加强食品安全的监督和管理, 以及重视东北林蛙人工养殖水质和周围环境科学合理的选择。
3 结论
笔者采用精密度好、基体干扰小、分析速度快、可多元素同时测定, 当前普遍采用的电感耦合等离子体原子发射光谱法, 分析了分布于黑龙江省区域内6只雄性东北林蛙的肝脏、肾脏、心脏、肌肉4个部位的10种矿物质元素 (Ca、Mg、P、Na、Fe、Cu、Mn、As、Cd、Pb) 含量。结果得出:矿物质元素主要的蓄积部位是肾脏和心脏;在4种组织器官中, P、Na、Mg、Ca的含量高于Fe、Mn、Cu;As、Cd、Pb的含量最低, 这与生物体内的常量元素、微量元素、有毒重金属元素的含量分布相吻合。其中前7种必需矿物质元素在肌肉中的含量明显高于其他肉、豆、蛋等人们常选择的食品, 特别是P、Fe、Mg、Ca的含量;其中肌肉中As、Pb含量明显超出卫生标准限值, Cd的含量临近卫生标准限值。建议, 加大东北林蛙食品利用和开发的同时, 加强食品安全的监督和管理, 重视人工养殖水质和环境的选择。
参考文献
[1]田秀华, 赵文阁, 柏永明, 等.东北林蛙人工养殖存在问题及发展对策[J].野生动物, 2009, 30 (4) :214-216.
[2]陈晓平, 崔敬爱, 胡耀辉.林蛙油主要营养成分的研究[J].食品科学, 2005, 26 (8) :361-363.
[3]李妍妍, 郑卫星, 王日昕, 等.林蛙营养成分的多元分析[J].食品科学, 2007, 28 (12) :472-475.
[4]赵桂华, 梁悦, 王宇, 等.中国林蛙肉的营养成分分析与评价[J].营养学报, 2007, 29 (6) :623-624.
[5]王彬彬, 张文革, 夏艳洁.中国林蛙腿肉的营养成分分析与评价[J].经济动物学报, 2012, 16 (2) :89-93.
浅谈岩石矿物中的低含量硅的分析 篇4
1 试验原理的对比
(1)动物胶重量法的基本原理是根据在强酸性的溶液中,硅酸容易变成胶凝体进行研究的。采用动物胶凝聚的方法可以使硅酸完全析出,通过对剩余试液中的硅含量进行测定就可以得出该岩石矿物中的整体硅含量的百分比。动物胶重量法又称滤液钼蓝比色法测定法,其试样经碳酸钠熔融,在盐酸介质中用动物胶溶液使硅酸凝聚析出,经过滤、灼烧、氢氟酸处理一系列程序后,硅以四氟化硅形式存在,然后用钼蓝比色法测定滤液中残余的二氧化硅含量,进而得出低含量硅的含量。
(2)硅钼蓝光度法则通过把试样用碳酸钠硼酸混合熔剂熔融,用稀盐酸浸取,在约0.2mol/L的盐酸介质中,硅酸与钼酸铵形成硅钼杂多酸,再用抗坏血酸将其还原为硅钼蓝,在分光光度计670nm波长处,测量其吸光度。
通过试验原理对比发现两者使用了同样的介质,即盐酸,但在试样浸入盐酸前采取的熔融方式是有差异的,这就导致了两者在试验时间上的差异;动物胶重量法采用的是碳酸钠熔融,而硅钼蓝光度法采用的是碳酸钠硼酸混合熔剂,决定了两种试验中硅所形成的化合物的形态不同,直接导致最后的提取步骤以及试验结果上的差异。综上,从试验原理来看,两种方法都是基于一定的化学分析理论形成的,并无优劣之分,只是选择不同的试验原理,会在一定程度上影响试验步骤的操作以及试验所得结果。
2 试验步骤的对比
(1)通过对两种试验方法的步骤进行对比,可以发现动物胶重量法的试验步骤比较烦琐,试验流程复杂,所需时间也长,且不利于人为控制和掌握。通过归纳总结发现采用动物胶重量法进行试验的过程中总共涉及了15种试剂,经历了8个试验步骤,总耗时约为8～10h,其中结果显现时间约为2h。
(2)采用硅钼蓝光度法则仅用了8种试剂,经历了3个试验步骤,总耗时长为2～3h,结果显现阶段仅需10min。
通过对比结果表明硅钼蓝光度法相对动物胶重量法具有试验步骤简单,操作过程简单,试验耗时短等特点。采用硅钼蓝光度法对岩石矿物中的低含量硅进行测定,不仅有利于技术人员的操作和试验结果的获得,同时也提高了试验的效率和准确性。
3试验结果的对比
(1)动物胶重量法的硅含量的检测结果并不能直接得出,需要通过一定的公式计算得出试验后的二氧化硅含量,再根据化学元素中的质量比推算出试样中的硅含量,这种试验结果的表达形式不仅不够直观,而且误差较大。在试验中我们发现,经动物胶重量法测定的硅含量是存在一定的允许误差的,因为在试验原理中我们也可以发现硅酸胶体过滤时会穿过滤纸,使低含量硅的测定结果偏低,所以这种允许误差是对滤纸上遗留的硅酸含量而说的,不得不承认这种试验结果是不够科学的。
(2)对于硅钼蓝光度法来说,其试验结果的获得快速且准确,试验中的各项操作并没有导致硅的流失,经检验试验结果中存在的误差也都在国际允差范围内。
综上,通过对两种试验方法的结果对比,发现硅钼蓝光度法是比动物胶重量法更有优势的试验方法。通过采用动物胶重量法和硅钼蓝光度法对岩石矿物中的低含量硅进行测定分析,我们看到这两种试验方法无论是从原理、步骤还是结果角度看都是有较大差异的,但无论从这三方面哪个来看,硅钼蓝光度法都是比动物胶重量法更加优化的方法,表现为试验的操作更加简便易行、试验结果的准确性较高、试验耗时较短,而且试验中剩余的试剂还可以进行其他化学元素的检验,节省了试验原料和成本。通过对比分析,我们认为硅钼蓝光度法是一种更加适合的硅含量的检测方法,特别适用于岩石矿物中低含量硅的检测分析,必要时也可以对此方法进行改进和完善,对于提高科研人员的工作效率大有裨益。
摘要：岩石矿物中的元素含量是科研人员的一个重要课题,其中一种元素硅的含量分析常用动物胶重量法。试验发现硅酸胶体过滤时会穿过滤纸,使低含量硅的测定结果偏低,且操作程序复杂,对试验流程不易控制;若采用硅钼蓝光度法,降低了操作难度,提高了准确性。所以硅钼蓝光度法是分析低含量硅的一种优选方法。
矿物含量 篇5
1 材料与方法
1.1 试验材料
选择淮南猪、南阳黑猪、确山黑猪、杜洛克猪、大白猪各 10头, 在相同条件下饲养管理。90 kg左右屠宰, 取背最长肌鲜肉样, 每个样品称取20 g肉样进行匀浆, 真空干燥箱中烘至恒重后研细成粉末, 于密封容器中保存。
1.2 试验仪器
PE3030B 原子吸收分光光度计 (以下简称吸收分光光度计) 、火焰光度计、KVTSII 真空干燥箱、AE163 电子天平、粉碎机等。
1.3 试验方法
1.3.1 配制混合消化液
将硝酸 (分析纯) 和高氯酸 (分析纯) 按 4∶1 比例混匀, 保存在棕色试剂瓶中。
1.3.2 制备肉样溶液[1]
称取肉样粉末3.500 0 g倒入 50 mL 小烧杯中, 加入混合消化液15 mL, 盖上表面皿后浸泡, 置电热板上 300 ℃恒温消化, 白烟消失后, 待瓶中液体剩余少许时取下烧杯冷却, 洗涤过滤, 转移到50 mL容量瓶定容, 待测。
1.3.3 矿物质元素含量的测定
参照鲍士旦[2]的《农畜水产品品质化学分析》, 结合张荣等[3]的试验方法, 配制所测定元素的标准储存液, 并用贮存液配制适当浓度的标准系列, 用火焰光度计和吸收分光光度计分别测定, 得到各元素标准曲线的回归方程和相关系数。吸收分光光度计测定钙 (Ca) 、铁 (Fe) 、锌 (Zn) 、锰 (Mn) 、铜 (Cu) 等离子浓度, 其中火焰光度计测定钾 (K) 、钠 (Na) 离子浓度。
1.3.4 数据处理
所有数据先经Excel 2003进行初步处理, 然后用SPSS 11.5软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 不同品种猪常量元素比较 (见表1)
注:同列数据肩注小写字母不同表示差异显著 (P﹤0.05) , 大写字母不同表示差异极显著 (P﹤0.01) 。
由表1可以看出:钾含量在杜洛克猪中最高, 而在确山黑猪中最低, 且二者的差异达到显著水平 (P<0.05) , 总体上看钾含量国外猪高于地方猪;信阳黑猪的钠含量最高, 而大白猪则最低, 总体上看钠含量国外猪低于地方猪;钙含量也是国外猪低于地方猪。
2.2 不同品种猪背最长肌微量元素比较 (见表2)
注:同列数据肩注小写字母不同表示差异显著 (P﹤0.05) , 大写字母不同表示差异极显著 (P﹤0.01) 。
从表2可以看出:信阳黑猪的锰含量最高, 确山黑猪最低, 但差异都没有达到显著性水平 (P>0.05) ;杜洛克猪的铁含量最低, 与南阳黑猪和信阳黑猪的差异达到显著水平 (P<0.05) ;大白猪和杜洛克猪的铜含量极显著低于确山黑猪 (P<0.01) ;对于锌元素, 国外猪低于地方猪, 其中杜洛克猪含量最低。
2.3 猪矿物质元素与部分肉质性状的相关分析 (见表3)
注:*表示显著相关 (P﹤0.05) , **表示极显著相关 (P﹤0.01) 。
从表3可以看出:锌与铜、铁、钙呈极显著正相关 (P<0.01) , 与钠呈显著正相关 (P<0.05) 。说明锌的积累与铜、铁、钙、钠等元素具有相互促进作用;特别是对于滴水损失而言, 这5种元素均与其呈显著或极显著负相关 (P<0.05或P<0.01) , 因此其积累越多滴水损失越小;对于肌内脂肪含量而言, 锌和钠都与其呈显著正相关 (P<0.05) ;铁元素与钠、锰的正相关达显著水平 (P<0.05) , 与钙的正相关达极显著水平 (P<0.01) 。其中, 铁和钠都与肉色呈极显著正相关 (P<0.01) , 说明铁和钠对肉色作用方向一致。此外, 铜与钙也呈显著正相关 (P<0.05) , 二者对大理石纹和滴水损失的作用方向一致。7种元素中只有钙与嫩度达到显著的负相关 (P<0.05) 。
3 小结
微量元素对于猪的正常生长发育是必不可少的, 但是过量使用也会有较大的危害。钾、钠在机体内主要参与电解质及酸碱平衡、肌肉神经兴奋过程等。铜离子、锌离子为过氧化物歧化酶 (SOD) 的组成结构, 能够清除自由基, 抗脂肪氧化酸败。锌也是动物生命活动所必需的元素, 是多种酶的成分, 在动物生理过程中必不可少。
试验结果表明, 除锰以外的其他6种矿物质均与肉质性状存在相关。大白猪和杜洛克猪钾含量高于地方品种, 而钾含量与大理石纹呈负相关, 与滴水损失正相关, 这与地方品种猪具有较高的大理石纹和较低的滴水损失一致。另外, 锌与铜、铁、钙、钠等元素具有相互促进作用, 5种元素与滴水损失均呈负相关。国外品种的这5种元素含量均高于地方品种, 这与地方品种具有较低的滴水损失也是一致的。
总的来说, 搞清楚矿物质元素的作用后, 在日粮中适量添加某些对肉质有利的元素, 会对猪的肉质起到很好的改善作用。
参考文献
[1]李良华, 汪萍, 蒋思文, 等.猪肉中部分矿物质元素与肉质性状的相关研究[J].湖北畜牧兽医, 2006 (6) :8-10.
[2]鲍士旦.农畜水产品品质化学分析[M].北京:中国农业出版社, 1996:261-339.
矿物含量 篇6
苏尼特肉羊是我国蒙古羊的优良类群之一, 素有以瘦肉多、脂肪少、肉质好、无膻味及宜放牧、抗病力强等优良特征特性著称。但多年来对其肌肉矿物质及维生素含量随其年龄和体重的变化规律未进行系统地研究。本文旨在探讨年龄对苏尼特肉羊肌肉微量元素、常量元素及维生素含量的影响规律极其肌肉营养特性, 以期对它的合理利用和消费提供可靠的理论依据。
2 材料与方法
2.1 试验动物来源
本试验用羊系由苏尼特左旗产苏尼特肉羊3个年龄段, 即当年羯羊、1.5岁羯羊和成年羯羊各30只。
2.2 试验材料
宰后从胴体左侧胸腰椎骨结合处背最长肌中取肌肉样品, 于-25℃冰箱中保存。
2.3 肌肉中微量元素含量的测定
用原子吸收分光光度法测定肌肉中各种微量元素的含量。
2.4 肌肉中常量元素含量的测定
用紫外可见分光光度法测定肌肉中各种常量元素的含量。
2.5 肌肉中维生素A、E的测定
用荧光分光光度法测定肌肉中维生素A、E的含量。
2.6 数据统计处理
用方差分析法。
3 结果分析与讨论
3.1 肌肉中微量元素含量的结果分析与讨论
苏尼特肉羊背最长肌中微量元素含量的差异及其显著性检验结果见表1。
由表1可知, 苏尼特羊肌肉中铁含量随年龄的增大明显增加 (p<0.05) , 但1.5岁后基本没有变化 (p>0.05) 。众所周知, 铁最主要的功能是作为血红蛋白和肌红蛋白中血红素的组成成分。在正常健康动物肌肉中铁越充足则血红素含量越丰富, 肉色越红, 试验结果符合肌肉色泽评分值随年龄而明显增加的事实。铜和锰含量虽然随其年龄而有所提高, 但其差异不明显 (p>0.05) 。铜是许多酶的组成成分, 如赖氨酰氧化酶-催化胶原蛋白与弹性蛋白中锁链赖氨素 (desmosine) 交链的形成, 从而保证肌肉中结缔组织的坚固。说明肌肉中铜含量与肌肉嫩度之间存在着负相关, 本试验中铜含量的差异虽然不显著, 但随年龄还是有所增加, 符合羊肉嫩度随年龄而降低的规律。
单位mg/kg风干肉
注: (1) n=30, k=3, F0.25 (2.87) =3.10, F0.01 (2.87) =4.85; (2) 下同。
肌肉中锌含量随其年龄的增大明显下降 (p<0.01) , 但和铁含量一样, 1.5岁后基本趋于稳定, 不再有明显变化 (p>0.05) 。锌是许多金属酶的组成成分, 如铜-锌超氧化歧化酶、碳酸酐酶、乙醇脱氢酶、羧肽酶、碱性磷酸酶和RNA聚合酶, 这些都是影响碳水化合物、蛋白质、脂质及核酸代谢的酶。锌也调节并参与许多神经内分泌轴的代谢, 包括丘脑下部-脑垂体-甲状腺等神经内分泌轴。当年羯羊体内, 包括肌肉中锌含量丰富意味着与锌有关的代谢酶及其功能正处在旺盛时期, 或者上述物质代谢酶及其功能明显活跃于1.5岁以上的成年羊。另外, 肌肉中锌对肌肉蛋白质的合成有促进作用。本次试验的肌肉锌含量与肌肉蛋白质含量之间的相关系数为0.8706, 试验结果符合苏尼特肉羊的生长发育规律及肌肉物质代谢规律。
肌肉中碘含量随其年龄的增大也在明显减少 (p<0.05) , 但其中1.5岁与成年羊以及1.5岁与当年羊之间的差异不显著 (p>0.05) 。碘是合成调节能量代谢的甲状腺素和三碘甲腺原氨酸所必需的物质。就是说肌肉能量代谢的强度随年龄和体重的增加逐渐下降, 直至成年。符合生长羊能量代谢的变化规律。
肌肉中硒含量随年龄而没有出现明显的变化 (p>0.05) 。
总之, 苏尼特羊肌肉各种微量元素的含量随年龄而出现了一定的变化, 符合生长羊的物质代谢规律及其肌肉食性的变化规律。
3.2 肌肉中常量元素含量的结果分析与讨论
苏尼特羊背最长肌中常量元素含量的差异及其显著性检验结果见表2。
由表2可以看出, 肌肉中钙含量随年龄增长而明显下降 (p<0.01) 。钙是动物骨骼组织形成、肌肉兴奋、神经冲动的传导, 心肌收缩和血液凝固以及生物酶活化等生理生化过程中所必需的元素。肌肉中钙含量丰富, 说明与钙有关的代谢活动强烈, 而且其代谢强度随年龄增长而明显下降, 直至成年。同时肌肉蛋白质的收缩也需要钙参与, 苏尼特肉羊肌肉钙含量与其蛋白质含量之间的相关系数为0.9614, 即有很强的正相关关系, 符合羊机体钙代谢规律。
肌肉中磷含量随羊年龄和体重的增加而明显下降 (p<0.05) , 但其中当年羊与1.5岁羊、1.5岁羊与成年羊之间没有差异 (p>0.05) 。磷的生物学功能比其他任何矿物质元素都更为广泛, 磷存在于身体的每一个细胞之中, 而且磷酸盐氧化物和碳架或碳氮复合物可以构成高能键 (如三磷酸腺苷, ATP) , 几乎所有能量转化过程都与高能键的形成或破坏有关。说明, 当年羯羊的肌肉磷代谢明显强于成年羊。其结果也符合羊机体磷代谢变化规律。
肌肉中钾含量随年龄增长而明显降低 (p<0.01) , 但其中1.5岁羊与成年羊之间无明显差异 (p>0.05) 。钾参与体内渗透压和酸碱平衡的调节, 调节水的平衡、神经冲动的传导、肌肉收缩、氧气和二氧化碳的转运, 而且是许多生物酶的辅助因子, 从而参与机体蛋白质合成代谢。众所周知, 羊机体细胞内水分含量随年龄而逐渐下降, 而保持其细胞内水分的含量则要求更高水平的细胞钾含量。另外, 从钾的上述功能看, 钾是促进机体蛋白质合成代谢等诸多代谢活动。而且羊在幼龄阶段恰好是包括蛋白质在内的各种物质代谢最旺盛的阶段。因此, 羊肌肉钾含量随年龄增长而明显下降是符合其物质代谢规律的。
单位:%
注:以干物质为准。
肌肉中钠含量随年龄增长而有所提高, 但其差异不明显 (P>0.05) 。钠参与调节细胞外液的体积和酸碱平衡、心脏功能和神经传导功能等许多代谢活动。另外, 钠也是唾液中起中和瘤胃酸度的主要成分 (Blair-west等, 1970) 。肌肉钠含量随年龄增长而提高的趋势虽然不太明显, 但这至少能说明, 随年龄的增加其瘤胃功能逐渐在成熟的事实。
肌肉中氯含量, 随年龄增长而明显下降 (P<0.01) , 但其中1.5岁羊与成年羊之间无差异 (P>0.05) 。氯是参与调节体内渗透压的重要阴离子, 而且为转运氧和二氧化碳所必需。因为羊在幼龄阶段体内水分含量很高, 用更多氯来保证更高的体内渗透压, 以便保持其水分。而随年龄的增加其水分含量明显下降, 随之氯含量也在下降。
肌肉中镁含量随年龄增长而有所下降, 但不明显 (P>0.05) 。镁作为酶促反应的辅酶因子参与体内主要代谢途径, 并且对于动物机体正常的神经传导、肌肉收缩和骨骼矿物元素沉积至关重要。而上述诸多代谢过程的强度也是随着其年龄的增大而逐渐在变弱。因此, 肌肉中镁含量的变化也符合羊机体物质代谢的变化规律。另外肌肉中镁与改善肉质和降低滴水损失方面有一定的效果。
总之, 羊肌肉中常量元素随年龄而变化的规律与其物质代谢变化规律是一致。
3.3 肌肉中维生素A和E含量的结果分析与讨论
苏尼特羊背最长肌中维生素A和E含量的差异及其显著性检验结果见表3。
由表3可知, 苏尼特羊肌肉中维生素A和E含量随年龄增长而均在明显下降 (P<0.05) , 但其中, 1.5岁羊与成年羊之间无显著差异 (P>0.05) 。维生素A和E参与体内很多代谢活动, 其中维生素A参与骨骼组织及上皮组织的生长发育, 同时一种抗氧化剂同维生素E共同维护细胞膜的正常功能以及提高机体免疫功能方面的作用是显著的, 而在羊机体中VA和VE的上述功能随年龄增长而逐渐下降, 也符合肌肉中维生素A和E含量的变化结果。另外, 现已证实维生素A和E对肉质有显著的改善作用。其对肉质的改善主要与抗氧化作用有关, 能抑制细胞膜多价不饱和脂肪酸或磷脂的氧化, 还能有效抑制鲜羊肉中高铁血红蛋白的形成, 增强氧合血红蛋白的稳定性, 从而延长鲜肉理想的保存时间。总之, 生长羊肌肉维生素A和E的营养特性明显优于成年羊。
4 结论
4.1 苏尼特肉羊肌肉中微量元素含量的变化
随着其年龄和体重的增加, 苏尼特肉羊肌肉锌和碘含量极显著 (P<0.01) 或显著 (P<0.05) 下降, 与此相反铁含量则显著提高 (P<0.05) , 而铜、锰及碘含量不显著 (P>0.05) 。其结果与生长羊肌肉物质代谢及体组织随年龄而变化规律是一致。
4.2 苏尼特肉羊肌肉常量元素含量的变化
随着其年龄和体重的增加, 苏尼特肉羊肌肉钙、钾及氯含量极显著地下降 (P<0.01) , 磷含量显著下降 (P<0.05) , 而镁含量虽然也在下降, 但不显著 (P>0.05) 。钠含量则提高, 但其差异也不显著 (P>0.05) , 其结果也符合生长期肌肉物质代谢及其体组织的变化规律。
4.3 苏尼特肉羊肌肉维生素含量的变化
随着其年龄和体重的增加, 苏尼特肉羊肌肉维生素A和E的含量均在显著下降 (P<0.05) 。
5 结束语
矿物含量 篇7
矿物外加剂是在混凝土搅拌过程中加入的、具有一定细度和活性的、用于改善新拌和硬化混凝土性能 (特别是混凝土耐久性) 的某些矿物类产品。硅灰就是其中常用的一种。硅灰是在冶炼硅铁合金或工业硅时, 通过烟道排出的硅蒸气氧化后, 经吸尘器收集得到的以无定形二氧化硅为主要成分的产品。在GB/T 18736-2002矿物外加剂的技术要求中, 规定硅灰的化学性能应满足:烧失量≤6%, Cl≤0.02%, SiO2≥85%。由此可知, 使用硅灰作为混凝土外加剂必须测定硅灰中SiO2的含量是否满足要求。检测方法的简便快速、易掌握就显得比较重要。
GB/T 18736-2002《高强高性能混凝土用矿物外加剂》中测定硅灰中SiO2的含量是采用氢氟酸重量法, 其它测定方法也还有重量法—钼蓝光度法测定。两者都用到氢氟酸挥散差减法, 即将样品放入已预先放入一定量的无水碳酸钠的铂坩埚中, 拌均匀, 置于高温炉中熔融, 然后取出冷却, 浸出熔块, 加盐酸水浴蒸至湿盐状, 加动物胶搅拌、过滤, 放入恒重的铂坩埚中灰化、灼烧、恒重。最后在硫酸介质中加氢氟酸蒸发至白烟冒尽, 将铂坩埚和残渣在950℃灼烧、恒重。该法的原理是在强酸加热条件下SiO2与氢氟酸反应生成SiF4气体, 通过计算反应前后的质量损失得到SiO2的含量。
两种方法虽然理论上的准确度都较高, 但整个操作流程相对比较复杂, 测定周期长, 且挥发出的酸 (尤其是氢氟酸) 或者酸性氧化物会对人体造成伤害, 挥散到空气中会造成环境污染。这种方法对粒度要求较高, 颗粒较大或者不均匀会导致SiO2与氢氟酸接触不良造成SiO2与氢氟酸反应不完全。另外在加热赶酸过程中试样很容易因为受热不均而溅出, 从而影响测定结果。滴定法可有效克服以上缺点, 大大缩短检测时间, 简化检测步骤。众所周知, 挥散重量法在赶酸时要用到铂金坩埚, 但这种坩埚非常昂贵, 许多小型工厂实验因为负担不了这种昂贵的坩埚而无法开展SiO2的检验。而我们介绍的氟硅酸钾容量法只需以氢氧化钠为溶剂, 用银坩埚熔样, 有效降低了检测成本, 有利于工厂开展日常检验指导生产。
2 实验过程
2.1 仪器与试剂
30mL银坩埚;马弗炉;400mL玻璃烧杯;300mL塑料烧杯;中速滤纸;NaOH (分析纯) ;NaOH标准溶液:0.15mol/L左右;KCl (分析纯) ;HNO3 (ρ=1.42g/mL) ;KF溶液:150g/L;KCl-乙醇溶液:50g/L, 溶剂为蒸馏水:乙醇=1:1) ;酚酞溶液:10g/L, 溶剂为95%乙醇;KCl溶液:50g/L。
2.2 实验步骤
称取0.25g试样, 精确值0.0001g, 置于银坩埚中, 加入6~7g氢氧化钠, 盖上坩埚盖, 中间留缝, 在700℃马弗炉中熔融30min, 取出冷却, 将坩埚放入已有100mL沸水的400mL烧杯中, 盖上表面皿, 待熔块完全浸出后, 在搅拌条件下, 加入30mL盐酸, 取出坩埚和盖, 用蒸馏水清洗干净, 继续加入1mL硝酸, 将溶液加热煮沸, 冷却后倒入250mL容量瓶中定容待用。
吸取50mL试液放入300mL塑料烧杯中, 然后加入10~15mL硝酸, 放入水浴中冷却至30℃以下, 加入KCl, 用平头玻璃棒仔细搅拌压碎大颗粒, 使溶液完全饱和后再过量2g和10ml氟化钾溶液 (150g/L) , 在30℃以下放置20~30min左右, 用中速滤纸过滤, 用50g/L的KCl水溶液清洗烧杯及滤渣3次, 将滤纸连同沉淀取下放入原烧杯中, 沿杯壁加入10mL30℃以下KCl-乙醇溶液及1mL酚酞指示剂, 先用标准NaOH中和未洗尽的酸, 滴定过程中注意仔细搅动并擦洗杯壁, 向烧杯中加入200mL煮沸的蒸馏水 (煮沸后用NaOH中和至微红色) , 立刻用基准NaOH溶液滴定至微红色, 并记下消耗的体积 (V) 。
2.3 计算公式
T——二氧化硅对标准NaOH的滴定度, g/mL, T=CNa OH×15.02
V——滴定时消耗的NaOH的体积, mL
A——分取体积倍数
3 结果讨论
⑴检测的准确度。选取种SiO2含量在不同区间的硅质材料进行分析, 考察了检测的准确度, 考察结果见表1, 由表1可以看出我们采用氟硅酸钾容量法检测硅粉中SiO2含量, 其检测误差均在国家标准GB/T6901-2008规定的误差之内, 证实了氟硅酸钾容量法应用于硅粉材料中SiO2定量检验的可行性。
⑵检测的精确度。我们也考察了此检测方法的精密度, 我们按照同样方法对标准物质硅质砂岩GBW03112, GBW03113和GBW03114及硅粉试样1#和2#分别进行了10次测量。由表2可知检测的标准偏差小于0.5, 检测的极差小于1.0, 所测数据的精密度良好, 重复性试验结果稳定可靠。
⑶GB/T 18736-2002附录A二氧化硅含量分析方法 (氢氟酸重量法) 与本方法 (氟硅酸钾容量法) 测量结果比较见表3, 两种方法测试结果相差不大。都符合标准要求。
4 原理探讨及注意事项
4.1 反应原理
SiO2在强碱中熔融可发生反应生成硅酸盐, 经过浸取后形成硅酸盐水溶液, 在酸性条件下, 它经过KCl饱和后与KF反应生成K2SiF6沉淀, K2SiF6沉淀在热水中水解生成HF酸, 根据酸碱中和滴定原理, 用NaOH标准溶液滴定可测定HF的含量, 进而可得到二氧化硅的含量。实验的反应过程如下:
4.2 Al2O3对Si O2含量检测产生影响的原因探讨
Al2O3和TiO2在溶解后都能与F-络合分别形成K3AlF6、K2TiF6。但由于TiO2耐火材料中含量极低, 它的影响基本上可以不用考虑。Al2O3在氢氧化钠及熔融条件下会发生反应生成偏铝酸钠, 偏铝酸钠经浸取后形成铝的水溶液, 它经过KCl饱和后在酸性条件下与KF反应生成K3AlF6沉淀。反应过程如下:
K3AlF6微溶于水, 且溶解后的水溶液呈酸性, 滴定时应该使检测结果偏高, 然而实际操作时我们发现, 在铝含量达到一定程度后, 出现滴定终点提前、滴定结果偏低、酚酞变红又褪色等现象, 证明K3AlF6的水解并未发生, 这其原因可能是由于K3AlF6的水解并未发生, 其原因可能是由于K2SiF6水解主的HF和K+抑制了K3AlF6的水解 (水解平衡原理) 。根据实验现象可能的干扰机理是:在热水中K3AlF6容易形成胶状物, 它具有较强的吸附作用, 有一部分H+吸附于胶体表面, 造成溶液中的H+比理论值要低, 在滴定时出现终点出现过早的情况, 从而出现未达到终点指示剂提前变色的现象。同时因为存在离子的扩散平衡, 即随着溶液中的H+不断被OH-消耗, 溶液中的H+的浓度逐渐降低, 吸附层中的H+渐渐扩散到溶液中, 使溶液又出现褪色现象。
4.3 氧化铝的影响
经过长期的实验, 用氟硅酸钾容量法检测Al2O3含量较高的材料中的SiO2时, 因为在接近滴定终点时往往出现酚酞变红又褪色的现象, 使我们很难准确判断滴定终点 (如果把酚酞初次变红当做滴定终点则结果往往偏低) , 不能得到准确的检测结果。, 此方法不适用。我们考察了ω (SiO2) /ω (Al2O3) 与准确度的关系, 一般认为ω (SiO2) /ω (Al2O3) ≥3.5时, 滴定终点很容易判断, 不出现褪色现象, 检测结果准确可靠。一般的硅粉中SiO2含量都大于80%, 很容易满足条件, 所以氟硅酸钾容量法完全可以应用于硅粉中SiO2含量的检验。
4.4 注意事项
生成氟硅酸钾沉淀时KCl的加入量不可过量太多, 应为经充分搅拌后仍有少量固体氯化钾颗粒为宜, 否则影响过滤速度。
洗涤氟硅酸钾沉淀的次数一般为三次, 洗涤后立即进行中和, 以免沉淀物水解面使结果偏低, 适宜温度为15~30℃, 在室温较高 (高于30℃) 的时候, 造成生成K2SiF6提前水解, 影响测定结果。操作更应迅速。
中和残余酸是保证结果可靠稳定性的关键, 因此必须把滤纸捣碎, 反复擦洗杯壁, 直至红色不消失为止。
氟硅酸钾沉淀的水解是是吸热反应, 因此必须加沸水使其充分水解, 滴定过程中溶液温度应保持在70℃以上。
5 小结
⑴首次将氟硅酸钾容量法应用于硅粉中的SiO2的检验, 考察了方法的适用范围, 介绍了其干扰因素并对干扰机理进行了分析。
⑵氟硅酸钾容量法检测硅粉中SiO2的含量, 方法简单, 有效避免了重量法中挥发出来的酸 (特别是HF酸) 及酸性氧化物对人体的伤害, 同时克服了重量法中迸溅造成测定结果偏低的缺点。
⑶此法不用昂贵的铂金坩埚改用银坩埚或镍坩埚, 有利于工厂自行开展日常检验指导生产。
参考文献
[1]GB/T6901-2008硅质耐火材料化学分析方法
[2]陈桂英.氟硅酸钾容量法测定二氧化硅含量在冶金分析中的应用.四川冶金 (Sichuan Metallurgy) , 2007, 29 (6) :27-29
[3]GB/T176-2008水泥化学分析方法