2.5　鈣、鈉以及硅元素的測定

（1）方法提要

鈣、鈉以及硅元素的分析方法可采用火焰原子吸收光譜法（FAAS）或電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES），依實驗室情況而定。

注：電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）的優點在于該方法具有較寬的動態量程以及多元素相容能力。FAAS與ICP-AES分析手段方法類似，測試結果若需定量，兩種方法皆需要用標準液進行校準。

（2）試劑及材料

除非另有說明，在分析中僅使用確認為分析純的試劑和ISO 3696中規定的至少3級的水。

① 偏硼酸鋰。

② 混合酸：將50mL硝酸[濃度約為65%（m/m），ρ≈1.40g/mL]加入到500mL水中，再加入17g酒石酸溶解，定容到1000mL，搖勻。

③ 氯化銫緩沖液：將50g氯化銫溶解于約500mL水中，加入30%（m/m）鹽酸（ρ≈1.15g/mL）50mL，定容至1000mL，搖勻。

④ 標準儲備液：分別含有1000g/L的鈣、鈉以及硅。將儲備液保存于聚全氟乙丙烯（FEP）瓶中。

⑤ 母液：不受鈣、鈉以及硅的影響。將2g偏硼酸鋰溶解于60mL混合酸中，加水定容于200mLFEP瓶中，搖勻。

⑥ 乙炔（C₂H₂）：工業級，貯存于鋼瓶中。

⑦ 壓縮空氣。

⑧ 氧化亞氮（N₂O）：工業級，貯存于鋼瓶中。

⑨ 待測溶液：硅酸鈣沉淀加偏硼酸鋰熔融，再加入硝酸和酒石酸混合液溶解，得到待測溶液。

（3）儀器

① 實驗室常規設備和玻璃儀器。

② 火焰原子吸收光譜儀（FAAS），適合測定下述波長： 422.7nm，測定鈣（Ca）；589.0nm，測定鈉（Na）；251.6nm，測定硅（Si）。

配以適合燃燒下列氣體的燃爐：N₂O/C₂H₂混合氣體，測定鈣和硅；C₂H₂/空氣混合氣體，測定鈉。

同時配以空心陰極火焰，以測定鈣、鈉以及硅還有重氫背景校正。

③ 電感耦合等離子體原子發射光譜儀（ICP-AES）：最好具有高分辨率（≤0.01nm），原子光譜控制系統以及電腦自動信號修正系統。

④ 鉑坩堝。

⑤ 馬弗爐：可控溫至1000℃±20℃。

⑥ 磁力攪拌器：配有外鍍聚四氟乙烯的磁子。

⑦ 帶蓋子的聚四氟乙烯燒杯，約250mL，直徑約6cm。

⑧ 200mL帶有標線的容量瓶，聚乙烯制成。

⑨ 準確校準的移液管，符合ISO 648要求。

（4）分析步驟

① 標準液的配制：用移液管移取所需體積的標準儲備液到一系列的50mL容量瓶中，加入所需的母液，用水定容至刻度，搖勻。在50mL容量瓶中稀釋所需體積的母液配制成空白參比液。

注：兩種測試方法的標準液所需母液須具有相同濃度。

稀釋后的標準液應存放于FEP瓶中且存放時間不宜過長。

當使用FAAS方法時，若待測液中鈉和鈣濃度過高，需要更大的稀釋倍數，須加入緩沖液，譬如氯化銫以滿足設備操作需要。

② 光譜測定

a.用FAAS方法光譜測定。安裝所需要的燃氣爐，適合燃燒N₂O和C₂H₂氣體或混合空氣，點燃爐氣。在分析儀中安裝光譜源，設定適合測定相關元素（Ca、Na、Si）的最優條件，依照操作手冊操作。FAAS法測試參數列于表2-3中。

若合適，擴大量程，以便于最高濃度的標準液吸收強度（相對值）為0.55。

按照濃度上升的順序將標準液吸入火焰，并按照濃度降低的順序重復此操作以驗證機器的穩定性。

每次測定之后將水吸入火焰。

b. 用ICP-AES方法測定。用噴霧器引入標準校準液，將儀器按照操作說明調試好后，按照表2-4所示光譜共振線進行操作。

c.曲線校正。通過減去空白參比校正吸收強度，以每毫升標準液所含元素質量（mg）為橫坐標，以修正后的吸收強度為縱坐標作圖。

③ 測試液的制備：稱量約200mg（m₀）樣品，精確到0.1mg，放入鉑坩堝中，加入2g偏硼酸鋰，在馬弗爐中1000℃±20℃溫度下燒30min使之熔融，獲得澄清熔體。待鉑坩堝冷卻至室溫，將其浸入到盛有60mL混合酸的PTFE燒杯中，放入磁子，開啟磁力攪拌器，攪拌直至完全溶解。移出坩堝和磁子，用水沖洗，將溶液轉移到200mL聚乙烯容量瓶中，定容，用FAAS方法或ICP-AES方法進行測定。

④ 測定：調節設備，在光譜儀上進行空白實驗。測定待測液中原子的吸收光譜，重復測試三次，再測定空白液。最后，用高濃度標準液再次測定吸收光譜以確定儀器穩定。

（5）分析結果的表述

① 鈣、鈉以及硅濃度：根據吸收光譜從標準曲線中讀出鈣、鈉及硅濃度。

② 每種元素氧化物組分含量計算：CaO、Na₂O以及SiO₂的質量分數w（氧化物），數值以%表示，按式（2-3）計算：

　　 （2-3）

式中　c_t——表示測試液中元素濃度，mg/mL；

V₀——200mL測試液的體積，mL；

D——稀釋因子；

f——轉換因子，計算氧化物組分（而不是元素的含量）所需的轉換因子（見表2-5）；

m₀——試樣質量，mg；

w₁——表示2.8步驟測得的灼燒減量， %。

取平行測定結果的算術平均值為測定結果，精確到0.1%。

（6）精確性

① 可重復性r：可重復性r值，該值應低于兩次測試的絕對誤差，當采取該方法測試時，在重復的實驗條件下兩次測試應得出完全一致的結果。也就是說，測試結果是同一個測試者在同一個實驗室中采用同樣的材料在較短時間段內給出的。此要求下r值，CaO為0.8%，Na₂O為0.2%，SiO₂為1.7%，置信度95%。

② 再現性：當前而言沒有再現性的數據是可以的。