灰分测试

1灰分测试一、仪器相关马弗炉（上海一恒，型号：SX2-4-10N；测试最高温度：1000℃；炉膛尺寸：20*12*8cm，额定功率4kW—大功率插线板，额定电压220V）；真空干燥器（尺寸：240mm）；陶瓷坩埚（尺寸：40ml）；坩埚夹（尺寸：14寸）；干燥剂（变色硅胶，500g/瓶）；隔热手套；密度天平（精度0.0001g）；二、灰分1、定义一般所说的灰分又称为粗灰分，它是标示食品品种无机成分总量的一个指标。把一定量的样品经炭化后放入高温炉内灼烧，使有机物质被氧化分解，以二氧化碳、氮的氧化物及水等形式逸出，而无机物质以无机盐和金属氧化物的形式残留下来，这些残留物即为灰分，称量残留物的重量即可计算出样品中总灰分的含量。2、样品在灰化时发生了一系列的变化A.水分、挥发元素如Cl、I、Pb等挥发散失P、S等以含氧酸的形式挥发散失使无机成分减少；2B.某些金属氧化物会吸收有机物分解产生的二氧化碳而形成碳酸盐，又使无机成分增多。3、灰分分类A.水溶性灰分：K，Na，Mg，Ca；B.水不溶性灰分：泥砂，Fe，Al盐；C.酸不溶性灰分：泥砂，SiO2；注：水溶性灰分反映的是可溶性的钾、钠、钙、镁等的氧化物和盐类的含量；水不溶性灰分反映的是污染的泥沙和铁、铝等氧化物及碱土金属的碱式磷酸盐的含量；酸不溶性灰分反映的是污染的泥沙和食品中原来存在的微量氧化硅的含量。三、测试准备1、灰化容器：陶瓷坩埚1.1选择方式灰化容器的大小应根据样品的性状来选择，液态样品、加热易膨胀的含糖样品及灰分含量低、取样量较大的样品，需选用较大的坩埚，但灰化容器过大会使称量误差增大。1.2特点本测试选用的灰化容器为陶瓷坩埚。陶瓷坩埚在实验室常用，它的物理性质和化学性质和石英相同，耐高温，内壁光滑可以用热酸洗涤，价格低，对碱性敏感。根据取样量选择尺寸为40ml陶瓷坩埚。1.3使用方法A.种类与大小的选择：根据样品的性质、取样量的大小来选取；3B.洗涤：1:4的HCl煮沸1~2小时，洗净凉干；C.编号：用FeCl3+蓝墨水混合物编号(埚外壁及盖子)；D.灼烧恒重：于规定温度（500~600℃）灼烧至恒重（两次称重之差不大于0.5mg)。2、灰化设备：马弗炉2.1介绍用于金属熔融、有机物灰化及重量分析的沉淀灼烧等。2.2组成加热部分、保温部分、测温部分等组成，有配套的自动控温仪，用来设定、控制、测量炉内的温度。2.3结构介绍A.本测试选用马夫炉的最高使用温度可达到1000℃左右；B.炉膛以传热性能良好、耐高温而无胀碎裂性的碳化硅材料制成，外壁有形槽，槽内嵌入电阻丝以供加热；C.耐火材料外围包裹一层很厚的绝缘耐热陶瓷纤维，以减少热量损失。D.钢质外壳以铁架支撑；E.炉门以绝热耐火材料嵌衬，正中有一孔以透明云母片封闭用作观察炉膛的加热情况；F.伸入炉膛中心的是一支热电偶，作测定温度用。热电偶的冷端与高温计输入端连接，构成一套温度指示和自动控温系统。2.4使用方法4A.用毛刷仔细清扫炉膛内的灰尘和机械性杂质，放入已经炭化完全的盛有样品的坩埚，关闭炉门；B.开启电源，指示灯亮。将高温计的黑色指针拨至需要的灼烧温度；C.随着炉膛温度上升，高温计上指示温度的红针向黑针移动，当红针与黑针对准时，控温系统自动断电；当炉膛温度降低，红针偏离与黑针对准的位置时，电路自动导通，如此自动恒温；D.达到需要的灼烧时间后，切断电源。待炉膛温度降低至200℃左右，开启炉门，用长柄坩埚取出灼烧物品，在炉门口放置片刻，进一步冷却后置干燥器中保存备用；E.关闭炉门，做好整理工作。2.5烘炉第一次使用或长期停用后再次使用时，必须进行烘炉。烘炉的时间应为室温200℃四小时、200℃至600℃四小时。3、干燥设备：干燥器3.1组成干燥器中带孔的圆板将干燥器分为上、下两室，上室被干燥的物体，下室装干燥剂。干燥剂不宜过多，约占下室的一半即可，否则可能沾污被干燥的物体，影响分析结果。3.2使用干燥器带有磨口的玻璃盖子，为了使干燥器密闭，在盖子磨口处均匀地涂一层凡士林油。5当坩埚中放入干燥器后，先盖上盖子，再慢慢推开盖子，放出热空气。这样重复数次，直到听不到“嘣”“嘣”的声音后，把盖子盖紧并移至天平室后，冷却至室温。3.3干燥剂最常用的干燥剂有硅胶、CaO、无水Cal2、分子筛等。硅胶是硅酸凝胶，烘干除去大部分水后，得到白色多孔的固体，具有高度的吸附能力。为了便于观察，将硅胶放在钴盐溶液中浸泡，使之呈粉红色，烘干后变为蓝色。蓝色的硅胶具有吸附能力，当硅胶变为粉红色时，表示已经失效，应重新烘干至蓝色。4、样品准备对于各种样品应取多少克应根据样品种类而定，取样量的多少应根据样品的种类和性质来决定，另外对于一些样品不能直接烘干的首先进行预处理才能烘干。取样时应考虑称量误差，以燃烧后得到的灰分质量为10-100mg来确定称样量。同时样品不宜太细，以免燃烧时飞失。5、灰化温度灰化温度一般书籍中往往规定为525~600℃，各种试样因灰分量与样品性质相差较大，实用时灰化温度不完全一致，实践证明大于550℃会引起部分无机物（如钾、钠的氯化物）损失或者CaCO3则变成CaO；超过600℃，其磷酸盐也会有所损失，同时磷酸盐熔融，然后包住碳粒，使碳粒无法氧化；加热的速度也不可太快，以防急剧干馏时灼热物局部产生大量气体而至微粒飞失——爆燃，而且在高温时磷、硫等也可能被炭粒还原为氢化物而逸失。6、灰化时间6对于灰化时间一般无规定，针对试样和灰化的颜色，一般灰化到无色（灰白色），灰化的时间过长，损失大，一般灰化需要2-5小时，有些样品即使灰化完全，颜色也达不到灰白色，如Fe含量高的样品，残灰蓝褐色，Mn、Cu含量高的食品残灰蓝绿色，所以根据样品不同来看颜色。四、测试流程1.准备好实验所需仪器、试剂、试样：马弗炉设置好所需灰化温度（？），在干燥器中加入变色硅胶干燥剂（干燥器下部的一半体积即可），选择所需数量坩埚，密度天平校正完成，样品取样编号完成；2.将所需样片剪裁制成（？），放入干燥器中干燥一段时间（？）；3.将选好坩埚（带盖），分别称量质量；戴好隔热手套，将坩埚按顺序放入马弗炉中（尽量放在中间位置）；在马弗炉中灼烧一段时间（？）之后，取出坩埚，放入干燥器中，待完全冷却后测量坩埚第一次灼烧质量；测量之后再次放入马弗炉中灼烧一段时间（?），再取出、干燥、冷却、测量得坩埚第二次灼烧质量；两次称重之差不大于0.5mg，若大于0.5mg，则需进行第三次灼烧，以及修改灼烧时间。4.在预先灼烧至质量恒定的坩埚中，加入干燥过后的样品，准确称取样品(？）g，均匀的摊平在坩埚中，使其每平方厘米的质量不超过？g；5.将坩埚送入炉温不超过100℃的马弗炉恒温区中，关上炉门并使炉门留有15mm左右的缝隙；不少于30min（？）内将炉温缓慢升至500℃，并在此温度下保持30min。继续升温到（？）℃,并在此温度下灼烧1h。6.在灰化完成后，烧至灰分近于白色为止，大约（时间？）：如果灰化不彻底（黑色碳粒较多），可以取出放冷，滴加几滴蒸馏水或稀硝酸或双氧水7或100g•L-1NH4NO3溶液等，使包裹的盐膜溶解，炭粒暴露，在水浴上蒸干，再移入高温电炉中，同上继续灰化；从炉中按顺序取出坩埚，放在放在耐热瓷板或石棉板上，在空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室温（约20min？），后称量带坩埚的样品的质量；7.进行检查性灼烧：温度为（？）℃，每次20min（？），直到连续两次灼烧后的质量变化不超过0.0010g为止。以最后一次灼烧后的质量为基数按依据。碳化1.1灰化前为什么要先炭化A.直接高温灰化，防止在灼烧时试样中的水分急剧蒸发会使样品飞扬，；B.直接高温灰化，防止糖、蛋白质、淀粉等易发泡膨胀的物质会发泡而溢出坩埚；C.不经炭化而直接灰化，碳粒易被包住，灰化不完全。1.2如何炭化称样于坩埚中，半盖坩埚盖，在电炉上小心加热使样品在通气情况下逐渐炭化，直至无黑烟产生五、计算灰分含量：%=(m2-m1)/(m3-m1)×100式中：m1—空坩锅重(g)，即坩埚灼烧二次质量(g)；m2—灰化后(坩锅+灰分)质量(g)，即样品灰化二次质量(g)；m3—(空坩锅+样品)质量(g)，样品灰化前质量(g)；六、注意事项81.由于温度骤升或骤降，常使坩埚破裂，最好将坩埚放入冷的（未加热）的炉膛中逐渐升高温度；把坩埚放入高温炉或从炉中取出时，要放在炉口停留片刻，使坩埚预热或冷却，防止因温度剧变而使坩埚破裂；2.灰化完毕后，应使炉温度降到200℃以下，才打开炉门；3.坩埚钳在钳热坩埚时，要在电炉上预热；4.样品炭化时要注意热源强度，防止在灼烧时，因高温引起试样中的水分急剧蒸发，使试样飞溅；防止蛋白质、糖、淀粉等易发泡膨胀的物质在高温下发泡膨胀产生大量泡沫溢出坩埚；5.在电炉上炭化时要先以小火加热，待水分初步蒸发后再用大火炭化，直至完全炭化，必须确保样品完全炭化（完全无烟）或方可向高温炉内转移；6.灼烧后的坩埚应冷却到200℃以下（或一定时间）再移入干燥器中，否则因热的对流作用，易造成残灰飞散，且冷却速度慢，冷却后干燥器内形成较大真空，盖子不易打开；7.从干燥器内取出坩埚时，因内部成真空，开盖恢复常压时，应注意使空气缓缓流入，以防残灰飞散；8.灰化后所得残渣可留作Ca、P、Fe等成分的分析；9.用过的坩埚，应把残灰及时倒掉，经初步洗刷后，可用粗盐酸或废盐酸浸泡10~20分钟，再用水冲刷洁净；10.马弗炉功率大（4000W）电线容量要大，以免失火；同时室内配电容量也要足够大；911.干燥器使用注意事项：启盖时，左手扶住干燥器，右手握住盖上的圆球，向前推开器盖，不可向上提起，搬动干燥器时，要用双手捧住，并用两个拇指压住盖沿，防止盖子滑下打碎；12.当高温坩埚放入干燥器后，不能立即盖紧盖子。一方面因为干燥器中的空气因高温而剧烈膨胀，推动干燥器盖，有时会将盖子推落打碎，另一方面，当干燥器中的空气从高温降到室温后，压力大大降低，盖子很难打开。即使打开了，也会由于空气流的冲入将坩埚中的被测物冲散使分析失败。七、测量记录表