陶瓷原料八大元素的分析方法
（1）滴定法湿法化学分析测定陶瓷原料的化学成分，滴定法是其中最常用的方法之一。
滴定分析法的原理是，滴定试剂与被测组分在适当的酸碱pH值下反应，通过指示剂在反应达到终点时颜色突变所使用的滴定试剂的多少来计算被测物的含量。陶瓷成分测定中，三氧化二铝、氧化镁＞5%、氧化钙、三氧化二铁、氟化钙、较高含量的二氧化钛，还有熔块釉料中常见的二氧化锆、氧化锌、三氧化二硼等。
（2）原子吸收光谱法原子吸收光谱法的分析原理是，将光源辐射出的待测元素的特征光谱通过样品的蒸汽时，被蒸汽中的待测元素的基态原子所吸收，由发射光谱被减弱的程度，进而求得样品中待测元素的含量。由于原子吸收检测的灵敏度很强，因此在测定较低含量的元素时比较显优势。
就目前运用的检测手段而言，原子吸收是最准确的方法之一，其元素检出限可低至0.0001%。
（3）X射线荧光法X射线荧光法的分析原理是用X射线照射试样时，试样会被激发出荧光X射线，不同元素被激发出的荧光X射线的波长（或能量）不同，且射线强度与元素含量成正比。
把混合的荧光X射线按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能量）的数值和射线的强度，可以进行定性和定量分析。X射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型和能量色散型。
作为干法化学分析方法的典型代表，越来越多的陶瓷材料检测采用X射线荧光分析法进行测定材料的化学成分，主要在于这种方法的快速、准确及操作简捷。波长色散法的检测结果非常稳定，无论成分含量的高或低，准确性均符合国家标准要求，检出限低至0.001%。
能量色散法能在同一时间分析出所有元素，具有准确、快速的优点，定量分析稍逊于波长色散法。但在特定范围内的材料也能获得满意的结果，特定元素检出限可达0.01%。
陶瓷检测项目
车用汽油：GB 17930-2011
抗爆性{研究法辛烷值（RON）、抗爆指数（RON+MON）/2}、铅含量、馏程、蒸汽压、溶剂洗胶质含量、诱导期、硫含量、硫醇（博士试验、硫醇硫含量）、铜片腐蚀、水溶性酸或碱、机械杂质及水分、苯含量、芳烃含量、烯烃含量、氧含量、甲醇含量、锰含量、铁含量
进口车用汽油质量评价要求：SN/T 2790-2011
抗
爆性{研究法辛烷值（RON）、马达法辛烷值（MON）、抗爆指数（RON+MON）/2}、铅含量、馏程、蒸汽压、实际胶质、诱导期、硫含量、硫醇（博
士试验、硫醇硫含量）、铜片腐蚀、水溶性酸或碱、机械杂质及水分、苯含量、芳烃含量、烯烃含量、氧含量、甲醇含量、锰含量、铁含量、磷含量、外观、密度
车用乙醇汽油调和组分油：GB/T 22030-2008
抗爆性{研究法辛烷值（RON）、抗爆指数（RON+MON）/2}、铅含量、馏程、蒸汽压、实际胶质、诱导期、硫含量、硫醇（博士试验、硫醇硫含量）、铜片腐蚀、水溶性酸或碱、机械杂质及水分、有机含氧化合物、苯含量、芳烃含量、烯烃含量、锰含量、铁含量
车用乙醇汽油（E10）：GB 18351-2010
抗
爆性{研究法辛烷值（RON）、抗爆指数（RON+MON）/2}、铅含量、馏程、蒸汽压、溶剂洗胶质含量、诱导期、硫含量、硫醇（博士试验、硫醇硫含
量）、铜片腐蚀、水溶性酸或碱、机械杂质、水分、乙醇含量、其他有机含氧化合物、苯含量、芳烃含量、烯烃含量、锰含量、铁含量
车用甲醇汽油（M85）：GB/T 23799-2009
外观、甲醇+多碳醇、烃化合物+脂肪族醚、蒸汽压、铅含量、硫含量、多碳醇、酸度、实际胶质、未洗胶质、有机氯含量、无机氯含量、钠含量、水分、锰含量。
航空洗涤汽油
SH/T 0114-1992 馏程、酸度、水溶性酸或碱、铜片腐蚀、硫含量、碘值、实际胶质、机械杂质及水分。
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1.1 仪器
WFD-Y2型原子吸收分子光光度计（北京第二光学仪器厂）
钙、镁空心阴极灯（日本岛津）
1.2 试剂
盐酸：优级纯
硝酸：优级纯
硫酸：优级纯
高氯酸：分析纯
氧化锶：分析纯，配制20％水溶液
氧化铝溶液：1毫克/毫升（用99.99％的铝片配制）
氧化钙标准溶液（甲）：1毫克/毫升
配制方法是准确称取经灼烧的氧化镁（高纯）1.000克于250毫升烧杯中，加入1:1盐酸10毫升低温加热溶解，冷却后移至1升容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
氧化镁标准溶液（乙）：20微克/毫升
配制方法是，准确吸取氧化镁标准溶液（甲）10毫升于500毫升容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
2、实验方法
根据原子吸收法的工作原理以及样品的情况，对钙、镁测定的影响因素进行了反复实验，从而确定了钙、镁的最佳测定条件。
准确称取在110℃烘干一小时的粉末样品0.1克置于铂皿中，用水润湿并使试样均匀散开，加入10毫升氢氟酸与0.5毫升高氯酸，在低温电炉上加热分解，蒸发近干，再加10毫升氢氟酸与0.5毫升高氯酸，在低温电炉上加热分解，蒸发近干，再加10毫升氢氟酸继续蒸发至大量冒高氯酸浓烟1~2分钟，冷却后，加4毫升盐酸（比重1.19）和10毫升水，加热使残渣溶解，再补加20毫升水，继续加热至溶解完全清澈透明，冷却至室温后，移入100毫升容量瓶中，加5毫升氯化锶（20％）溶液，用水稀释至刻度，摇匀。分别用4％盐酸，1％氯化锶的钙、镁标准系列，直接比较进行原子吸收光谱测定。
试样中各元素、氧化物的百分含量按下式计算：
M=C·A·A×10-6/G×100％
式中：M——试样中元素氧化物百分比含量，％
C——试样溶液中元素氧化物的浓度，微克/毫升
V——溶液的体积，毫升
A——试样溶液的稀释倍数
G——试样重量，克
2、结果与讨论
2.1 仪器条件的选择
①灵敏度
在上述条件下测得氧化钙的灵敏度为0.06微克/毫升（1％吸收），浓度为2微克的氧化钙标准溶液通常给出0.15左右的吸光度。测得氧化镁的灵敏度为0.0037微克/毫升（1％吸收），浓度为0.2微克/毫升的标准溶液通常给出0.24左右的吸光度。
②线性范围
标准系列为每毫升含氧化钙0、1、2、4、6、8、10微克，每毫升含氧化镁0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0微克4％盐酸和1％氧化锶的溶液，在上述条件下分别测定其吸光度，其工作曲线如图1。
由图可看出，氧化钙的工作曲线，其线性范围在1~7微克/毫升；氧化镁的工作曲线线性范围在0.1~0.6微克/毫升。
③分析线的选择
波长4227、2852是钙、镁最强的吸收线，适宜于（0.1~0.7）％CaO、（0.02~0.06）％MgO含量的样品测定，不需分离，具有操作简便，准确快速等特点。对于分析高浓度度的试样，可选择灵敏度低的谱线，以便得到适度的吸光度，改善曲线的线性范围。CaO在20~60微克，MgO在1~20微克范围内选择波长Ca2399、Mg2796的分析线，具有很好的线性关系，测得石灰石和白云石样品中的CaO、MgO的含量见表2。
表2 分析结果比较
试样
分 析 方 法
CaO（％）
MgO（％）
石灰石
原子吸收法
55.66
0.16
化学分析法
55.58
0.17
白云石
原子吸收法
27.42
19.56
化学分析法
27.54
19.56
由表2看出，原子吸收法测得的结果与化学分析法测得的结果十分相近。
④狭缝宽度
光谱通带直接影响测定灵敏度和标准曲线的线性关系，单色器的光谱通带由公式Δλ=D×S决定。
式中：Δλ——光谱通带宽度，Å；
D——分光器的倒数线色散率，Å/ 毫米；
S——狭缝宽度，毫米
因为对于仪器本身，D是确定的，Δλ仅由S决定。当吸收线附近有干扰与非吸收光存在时，使用较宽的狭缝会导致灵敏呀明显降低。非吸收线的存在也人使工作曲线发生弯曲。合适的狭缝宽度可用实验方法确定。其方法是，将试液喷入火焰中，调节狭缝宽度，测定不同狭缝的吸收值，当狭缝增宽到遣下程度，其他谱线或非吸收线出现在光谱通带内，吸收值立即开始减少，不引起吸收值减少的最大狭缝宽度，确定为最合适的狭缝宽度。WFD-Y2原子吸收光谱仪，狭缝宽度定为0.1毫米，具有比较灵敏的吸收率。
2.2 酸的影响
①配制每毫升含4微克CaO，0.4微克MgO，4％HCI、HNO3、HCIO4、H2SO3、H3PO4等5种酸的标准溶液，测定CaO、MgO的吸光度，其结果见表3。
从表3中可以看出，H3PO4、H2SO3对MgO的影响不明显，对CaO有明显的影响。主要原因是CaO在火焰中与P2O5、SO3形成了难熔的磷酸盐和硫酸盐，空气 — 乙炔火焰达不到其熔点温度，影响了对钙基态原子的形成，降低了原子的吸收信号。HCIO4、HNO3是氧化性酸，钙、镁的吸收有正效应。HCI是弱还原性酸，在利于溶液中化合物的稳定，又是实验室的通用酸，选用HCI作为测定溶液的介质最为适宜。
②盐酸浓度的影响
配制每毫升含4微克氧化钙，0.4微克氧化镁，2~12％不同浓度盐酸标准溶液测定其吸光度，结果见图2。
由图2可看出，盐酸浓度对钙、镁的吸光度的影响，在2~8％的盐酸浓度范围内影响不明显。当浓度>8％时，吸光度明显下降，原因是，溶液中盐酸的浓度高时，喷雾效率下降，使得火焰中原子浓度减少，导致吸收强度下降。在一般测定中，溶液的盐酸浓度保持在4％左右，或将试样和标准溶液中的盐酸浓度匹配一致，可减少误差。
2.3 共存离子的影响
配制4％盐酸溶液，每毫升含4微克CaO、0.4微克MgO为标准溶液1，每毫升含标准溶液1相同的元素含量再配入每毫升4微克Fe2O3、20微克Na2O3、30微克K2O为混合离子标准溶液2；每毫升含混合离子标准溶液2的相同元素含量，再配入20％Al2O3为混合标准溶液3，每毫升含混合标准溶液3的相同元素含量，再加入1％的氯化锶为混合标准溶液4.分别测定这4种标准溶液的吸光度，其结果见表4。
表4 共存离子的影响
元素
吸光度
标准溶液1
标准溶液2
标准溶液3
标准溶液4
CaO
0.35
0.34
0.10
0.34
MgO
0.51
0.49
0.13
0.50
从上表可以看出，标准溶液1和混合标准溶液2的吸光度基本一致，显示出共存离子钾、钠、铁对钙、镁的测定没有影响。在混合标准溶液3中，由于20％Al2O3的存在，吸光度比标准溶液1、2下降3~4倍，对测定钙、镁显示出了明显的干扰。在混合标准溶液4中加入1％的氯化锶，吸光度和标准溶液1、2基本一致，显示了消除了Al2O3对钙、镁的干扰，原因是，在火焰中CaO、MgO与Al2O3形成了高晶格能、高熔点的尖晶石化合物（MgO·Al2O3）、（3CaO·5 Al2O3），空气 — 乙炔火焰达不到他们的熔点温度，影响了这些化合物的解离和基态原子的形成，严重的干扰了钙、镁的测定。在混合标准溶液中加入1％氯化锶，氯化锶和氧化铝形成了稳定的化合物，将钙、镁释放出来而消除了干扰。
根据资料介绍，同一份溶液中锌、镍、铜、锰、铬、铝等元素的存在不干扰钙、镁的测定，各元素间也存在不干扰钙、镁的测定，各元素间也存在相互干扰（共存元素铝、钛的干扰用入氯化锶来消除），所得结果和化学分析方法完全一致。因此，利用原子吸收法具有简便、快速的显著优点，更适用于陶瓷釉料、颜料的元素组成分析，可解决化学分析法中存在金属元素干扰钙、镁测定的难题。
2.4 标准样品的分析结果对比
表5列出了几种原料中CaO、MgO采用不同方法的分析结果。
由表5可以看出用原子吸收法测得的CaO、MgO的含量比化学分析法更接近于标准结果。由此说明，原子吸收法是一种快速、准确测定原料中CaO、MgO含量的行之有效的方法。
表5 标准样品测试结果对比
原料样品
化学分析法
原子吸收分析法
标准含量
名称
CaO
MgO
CaO
MgO
CaO
MgO
长 石
0.15
0
0.08
0.04
0.07
0.03
粘 土
0.35
0.10
0.15
0.07
0.12
0.05
焦宝石
0.40
0.20
0.35
0.15
0.37
0.14
由表5可以看出用原子吸收法测得的CaO、MgO的含量比化学分析法更接近于标准结果。由此说明，原子吸收法是一种快速、准确测定原料中CaO、MgO含量的行之有效的方法。
陶瓷原料包括高岭土、粘土、瓷石、瓷土、 着色剂、青花料、石灰釉、石灰碱釉等。
高岭土陶瓷原料，是一种主要由高岭石组成的粘土。因首先发现于江西省景德镇东北的高岭村而得名。它的化学实验式为：Al203·2Si02·2H20，重量的百分比依次为：39.50%、46.54%、13.96%。纯净高岭土为致密或松疏的块状，外观呈白色、浅灰色。被其他杂质污染时，可呈黑褐、粉红、米黄色等，具有滑腻感，易用手捏成粉末，煅烧后颜色洁白，耐火度高，是一种优良的制瓷原料。
粘土陶瓷原料是一种含水铝硅酸盐矿物，由长石类岩石经过长期风化与地质作用而生成。它是多种微细矿物的混合体，主要化学组成为二氧化硅、三氧化二铝和结晶水，同时含有少量碱金属、碱土金属氧化物和着色氧化物等。粘土具有独特的可塑性和结合性，其加水膨润后可捏练成泥团，塑造所需要的形状，经焙烧后变得坚硬致密。这种性能，构成了陶瓷制作的工艺基础。粘土是陶瓷生产的基础原料，在自然界中分布广泛，蕴藏量大，种类繁多，是一种宝贵的天然资源。
瓷石也是制作瓷器的原料，是一种由石英、绢云母组成，并有若干长石，高岭土等的岩石状矿物。呈致密块状，外观为白色、灰白色、黄白色、和灰绿色，有的呈玻璃光泽，有的呈土状光泽，断面常呈贝壳状，无明显纹理。瓷石本身含有构成瓷的多种成分，并具有制瓷工艺与烧成所需要的性能。我国很早就利用瓷石来制作瓷器，尢其是江西、湖南、福建等地的传统细瓷生产中，均以瓷石作为主要原料。
瓷土由高岭土、长石、石英等组成，主要成分为二氧化硅和三氧化二铝，并含有少量氧化铁、氧化钛、氧化钙、氧化镁、氧化钾和氧化钠等。它的可塑性能和结合性能均较高，耐火度高，是被普遍使用的制瓷原料。
着色剂存在于陶瓷器的胎、釉之中，起呈色作用。陶瓷中常见的着色剂有计三氧化二铁、氧化铜、氧化钴、氧化锰、二氧化钛等，分别呈现红、绿、蓝、紫、黄等色。
青花料是绘制青花瓷纹饰的原料，即钴土矿物。我国青花料蕴藏较为丰富，江西的乐平、上高、上饶、丰城、赣州，浙江的江山，云南的宜良，会泽、榕峰、宣威、嵩明以及广西、广东、福建等地均有钴土矿蕴藏。我国古代青花瓷使用的青花料一部分来自国外，大部分属国产。进口料中有苏麻离青、回青；常用的国产料有石子青、平等青，浙料、珠明料等。
石灰釉主要物质是氧化钙（Cao），起助熔作用，特点是高温粘度小，易于流釉，釉的玻璃质感强，透明度高，一般釉层较薄，釉面光泽较强，能清晰地刻划纹饰，南宋以前瓷器大多使用石灰釉。
石灰碱釉主要成分为助熔物质氧化钙以及氧化钾（K2o）、氧化钠（Na20）等碱性金属氧化物。特点是高温粘度大，不易流釉，可以施厚釉。在高温焙烧过程中，釉中的空气不能浮出釉面而在釉中形成许多小气泡，使釉中残存一定数量的未溶石英颗粒，并形成大量的钙长石析晶。这些小气泡、石英颗粒和钙长石析晶使进入釉层的光线发生散射，因而使釉层变得乳浊而不透明，产生一种温润如玉的视觉效果。石灰碱釉的发明与运用，是传统青瓷工艺的巨大进步。石灰碱釉出现于北宋汝窑青瓷中。南宋龙泉窑瓷器大量采用石灰碱釉，使釉色呈现出如青玉般的质感，如粉青、梅子青。可以说南宋龙泉青瓷已达到中国陶瓷史上单色釉器的顶峰。
