造纸黑液和纸浆快速测定硅含量新方法

1.木浆黑液的碱回收技术已经相当成熟,而草浆黑液的碱回收技术尚处于研究应用阶段,草浆黑液之所以难于处理,就在于其硅含量是木浆黑液的10-50倍。如何降低硅含量,已成了有效处理草浆黑液的关键,人们正致力于研究开发各种降硅技术,如二氧化碳法、石灰法、硫酸镁法等。

　　在这些研究中,必须准确无误地测定研究对象中的硅含量,多年来人们都采用了传统的重量测定法。在长期的使用过程中,该方法逐渐暴露出一些明显的弊端: 

　　1) 从操作过程看,该法将纸浆灰化后,连续两次用浓盐酸溶解蒸干灰分,再用热水洗至不含氯离子为止,然后称得烘干、恒重后的残渣重量,此残渣重量即视作纸浆中的二氧化硅含量。从测定步骤可看出,被视作二氧化硅的残渣中,还含有许多杂质离子的氧化物,就不可避免地把非硅氧化物也计入二氧化硅,带来正误差。

　　2) 从准确度方面看,该法并没用硅标准试剂作对照,致使操作者无法估计测定方法带来的误差。

　　3) 在化学分析方法中,重量法从来被认为是最繁琐费事、耗时太长的方法,繁杂的操作很容易带来较大的测定误差。

　　4) 黑液和纸浆中硅的测定方法是研究处理造纸黑液的重要手段,目前尚无国家标准或行业标准,随着形势的发展,此法必须随造纸技术的进步而相应改进完善。

　　我们在黑液除硅的研究中,认识到了上述问题,参考有关资料,探索采用现代分析手段,提出了一种快速测定黑液和纸浆中硅含量的新方法。

　　2.黑液中硅的测定

　　2.1 硝酸溶液

　　体积浓硝酸加4体积蒸馏水。

　　2.2 　碳酸钾钼酸铵溶液

　　称取钼酸铵45g于500mL蒸馏水中,加热溶解,冷却后徐徐地加入碳酸钾125g,边加入边搅拌,让气泡逐渐地产生,待气泡出现时,一并加入搅拌溶解,稀释至1L,贮于塑料瓶中。或根据用量,按上述比例配制。

　　2.3 　草酸溶液

　　3.75g草酸溶解于100mL蒸馏水中。

　　2.4 　硫酸亚铁铵溶液

　　硫酸亚铁铵1.5g溶解于100mL蒸馏水中,再加入浓硫酸0.5mL,摇匀。

　　3.　分析方法

　　3.1　试样的配制

　　对硅含量为0.1%-1%的黑液试样,称取0.05g置于150mL锥形瓶中,加硝酸溶液(2.1节配制的)10mL,加热溶解,驱尽氮的氧化物,立即加入碳酸钾钼酸铵溶液10mL,摇匀10s后加入草酸溶液40mL和硫酸亚铁铵溶液40mL,摇匀。用72型分光光度计(或更好的光度计),在波长680nm处,以蒸馏水为参比,用1cm比色皿,测定吸光度。

　　3.2　标准溶液的配制

　　国家标准硅试样溶液(GSB G62007-90),浓度为0.5mg/mL。

　　3.3 　标准曲线的绘制

　　按3.1节“试样的配制”方法操作,测定标准溶液的吸光度,并绘制标准曲线,线性回归后获得硅含量和吸光度关系方程。

　　4.  纸浆中硅的测定

　　在除硅试验中,还常检测浆纤维中硅的留存量,以便更好地研究黑液中硅的去除情况。称取一定量的浆样(风干重5-10g) ,置坩埚中,烘干,在电炉上慢慢碳化,然后在马福炉里600℃灼烧至灰渣变白,称重。再称取灰分0.05-0.15g,按“分析方法”在分光光度仪上测得对应的吸光度,从而求得纤维中硅的留存量。

　　5. 结论

　　5.1 　针对国内造纸黑液研究热点问题,提出一种黑液和纸浆中硅含量的快速测定新方法,避免了传统方法的诸多缺陷,为研究我国草浆黑液硅干扰问题提供了一种方法。

　　5.2 　提出的黑液和纸浆中硅含量的快速测定新方法,采用了硅标准样,得到了标准曲线和方程,使检测结果更为准确。

　　5.3 　新方法利用了现代分光光度仪,速度快捷,适合批量检测试样,可替代制浆造纸行业的传统硅含量测定方法。