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硅酸盐化学成份快速分析方法探讨
前言：
1、硅酸盐行业长期以来采用重量法、容量法、分光光度法、火焰光度法及原子吸收光度法联合进行材料的化学分析，流程长，做一个普通样品的全分析一般要2～3天完成。显然难以满足现代化企业对产品原材料进行质量控制的要求。YKF型硅酸盐化学成分快速测定仪（以下简称快速分析仪），其显著特点是快。可自称样开始3个小时左右完成一个样品中八个常规元素全分析，其分析精度完全达到陶瓷原材料分析方法（GB/T4734-1996）中对分析精度和误差的要求，某些组分的测定精度甚至更高，误差更小。稳定性和重现性都很好。
二十几年来，快速仪已经在国内各厂矿企业、大学院校、科研机构得到普及应用，国内也衍生出几款同类型的快速测定仪，客观上改善了实验室的分析测试条件，提高了工作效益。由于各单位实验室的工作环境差异比较大、加上化验员的操作水平良莠不齐，在使用中还是出现不少问题，现将一些注意事项作一些简单的归纳，以期对操作员正确使用快速仪、提高实验数据的准确性起到有益的帮助。
2、要使用好快速分析仪，获得理想的实验结果，需要特别注意以下几个方面：
2.1 正确使用纠偏功能：快速分析仪的本质是全差示光度计（由早期的比色法、分光光度法发展而来），其工作原理是：通过采用以微电流向左扩展标尺，光电流向右扩展标尺，实现了大范围的线性化，避免了在光度法分析中浓度较大的溶液偏离比尔定律、线性差、分析结果误差较大的缺陷。在仪器使用上，就是通过纠偏功能达到这一目的。普通的分光光度计没有这个功能，因而无法测定高浓度的化学组分。仪器使用时，不同的组分，纠偏量是不同的，很多化验员忽视了纠偏功能的重要性，甚至没有校正过仪器的纠偏量，导致在测高浓度的组分时，结果误差比较大。
2.2、经常检查仪器的“三性” ：稳定性、重复性、线性。作为常规的样品分析，只要仪器“三性” 正常，那么仪器本身带来的系统偏差就能控制在很小的范围内，对实验结果几乎没有影响。本文面向的是广大企业的基层化验员，这里不作更深的理论上的阐述，介绍一种简单的方法判断“三性” ：用硅铝混合参比标准溶液，按操作步骤发色，放置20分钟稳定后，抽吸5次，再吸满，不排出溶液，观察吸光度的变化，如果吸光度数值在2分钟内，最大值与最小值之差不超过2，即可判为稳定性合格；然后再连续抽吸7次，每次都记录下吸光度，7次的最大值与最小值之差不超过4格，即可判为重复性合格。线性可按照说明书上的方法，确定纠偏量即可。
2.3 快速分析方法中，检查仪器的“三性”很重要，但采用稳定、快速、准确的显色体系和科学合理的分析流程同样非常重要。因为溶液中多种化合物共存，化学元素间存在相互干扰的问题，因此必须选择一种或几种合理的显色剂，在确定特效性的前提下，还要保证其灵敏度和稳定性。例如常用的钙显色剂，就是近年来合成的一种测钙用的显色剂，属于变色酸双偶氮类衍生物，该试剂在pH13时，与Ca2+ 生成非常稳定的化合物，吸光度可以稳定数小时，而干扰的离子很少。钙显色剂唯一的“缺点”就是合成成本高，价格昂贵，因此市面上出现了仿制的价格低廉的“代用品”，这类试剂显色不能正常显色，测得结果没有任何参考价值。称取0.125g钙显色剂于500ml塑料瓶中，加二次水500ml、优级纯NaOH 10g，摇匀溶解，此时溶液的颜色应该是玫瑰红（类似葡萄酒的颜色），否则可判定钙显色剂不合格。不过要注意的是，如果水质不好，某些地区使用的是地下水、深井水或海水，硬度非常大，配出的钙显色溶液呈蓝色或紫色，这样的水是不合格的，不能用来做化验。还有一种办法可以简单的判断水质，将火焰光度计上点火，调节好火焰的大小，取100ml蒸馏水，喷雾进样3～5min，观察火焰的颜色，如果是纯蓝色，初步判断水质尚可，如果是黄色或其他杂色，说明水质不好。这种办法的前提是液化气本身要比较纯，燃烧时没有杂色，火焰为纯蓝色。
2.4 关于熔剂：熔剂的作用是在高温下，与化合物生成可溶性的盐类。现在市面上出现了几种，有些厂家自己配制，其主成分就是锂与硼的混合物，关键的是一定要混合碾磨均匀，如果不均匀，将会导致熔样不完全，超声分解时，有时很慢有时很快。氢氧化物粉尘毒性比较大，而且自己加工难免会带入杂质，造成测定结果偏差过大。正规生产厂家是在特定的车间合成，可以保证其均匀度和纯度。
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2.5 关于样品处理：目前有些厂家为了“更快”，为了节省使用成本，随意减少称样量，减少样品溶液、显色液用量，表面上看是节省了一些成本，实际上大错特错了。举个例子，如果称样量50mg，而100g万分之一天平的感量是0.1mg，允许称样误差是0.2mg。那么称样误差是(0.2 /50)*100=0.4％，也就是说天平如果偏了0.2mg（这是允许的），那么对结果就会造成0.4%的偏差，以国家一级标样钾长石中SiO2的含量66.26％为例，测出的值可能是65.99％或66.52％，对于含量越高的组分，造成的偏差越大。以上讨论的是在理想状态下的情况，实际情况下，加上实验室温度、湿度的差异，以及天平并不总是工作在“绝对理想”状态，其感量大多会超出0.2mg，那么测得的结果系统偏差相当大。因此不能靠减少称样量来加快速度或节省成本，那将会得不偿失的。我们建议称样量在130∽150mg之间最理想，天平的称样误差可以控制在0.1％～0.13％之间。
移液误差也是同样的道理，1滴溶液大约是0.02ml，那么吸10ml与吸1ml进行测定，其误差分别是0.2％和2％，相差10倍，可见通过减少移液量来节省成本，后果是测定结果误差将会放大，同样是得不偿失的。如果即减少称样量，又减少移液量，如此操作完全是背离科学的，测得的结果根本没有代表性。
从长期研究得知，测定一个样品的常规8组分的全分析，成本约9～10元，如果减少称样量和吸样量，成本也不会低于6元（不考虑人力成本）。某些厂商以此为卖点，实在是舍本逐末了。
2.6 其他一些需要注意细节问题：移液管、容量瓶一定要校正；仪器每天用完要用水清洗干净，并定期（半年）做纠偏量校正；如果实验室环境并不是很好，（按照国家标准，实验室的室温、湿度是有要求的），当温度变化大（如季节交替），将会使溶液的体积产生变化，浓度也随之变化了，所以参比标准溶液的浓度也需要用国家一级标样校正后使用。
3、结束语：
以上简要论述了快速分析仪的工作原理，指出了常见的、非常重要而又容易忽视的细节问题。因为其本质是全差示光度计，那么依然要遵循朗伯-比尔定律，依然存在一定的局限性。某些单位购买了仪器，希望什么样品都能测，这种想法其实是错误的，不科学的。任何仪器都有它自身的指标和特性（检测限、灵敏度等等），不是万能的，快速分析仪同样如此。
