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    纸张灰分含量测定方法

    这篇文章介绍了测定纸张灰分含量的方法。灰分指的是纸张高温灼烧后残留的无机物,其含量会影响纸张的性能和加工。测定时,先将样品炭化,再放入马弗炉中高温灼烧,使有机物分解,留下灰分。通过称量灼烧前后的质量变化,按公式计算出灰分百分比。实验需使用马弗炉、分析天平等仪器,并注意控制温度、缓慢炭化,以保证结果准确。该方法适用于多数纸张,但对于含易挥发成分的特殊纸张,可能需要调整。

    概述

    纸张灰分含量是指纸张在高温灼烧后残留的无机物质量占原试样质量的百分比。该指标是评价纸张填料、涂料及无机杂质含量的重要参数,对纸张的物理性能、光学特性及后续加工工艺有显著影响。测定方法基于高温灰化原理,通过控制灼烧温度与时间,使有机组分完全分解挥发,从而准确测定残留灰分。

    测定原理

    将已知质量的纸张试样置于坩埚中,在规定的温度条件下进行炭化及灼烧,使纸张中的纤维素、半纤维素、木质素等有机物质氧化分解为二氧化碳和水蒸气逸出,而填充料如碳酸钙、高岭土等无机物则残留为灰分。通过称量灼烧前后质量变化,计算灰分含量。计算公式如下:

    灰分含量 = (m₃ - m₁) / (m₂ - m₁) × 100%

    其中,m₁为坩埚质量(g),m₂为坩埚与灼烧前试样总质量(g),m₃为坩埚与灼烧后灰分总质量(g)。

    仪器与材料

    所需仪器与材料应满足基本实验要求,确保测定过程稳定可靠。主要项目如下表所示:

    马弗炉可控温至900°C
    分析天平精度0.0001 g
    瓷坩埚容量30-50 mL
    干燥器内置有效干燥剂
    电热板或本生灯用于初步炭化

    测定步骤

    首先将洁净瓷坩埚置于马弗炉中,在约525°C下灼烧至恒重,移入干燥器冷却后称量。称取约2 g试样(精确至0.0001 g)于坩埚中。将坩埚置于电热板或本生灯上缓慢加热,使试样炭化至无烟。然后将坩埚移入马弗炉,在525±25°C下灼烧至少4小时,或至灰分中无黑色碳粒。取出坩埚置于干燥器中冷却至室温后称量。重复灼烧、冷却、称量步骤,直至连续两次称量差值不超过0.001 g。

    结果计算

    按上述公式计算灰分含量,结果保留至小数点后两位。同一试样应进行两次平行测定,取算术平均值作为测定结果。若两次测定结果相对偏差超过5%,需重新测定。

    注意事项

    炭化过程需缓慢进行,避免试样剧烈燃烧导致灰分损失。马弗炉温度应严格控制,过高温度可能导致某些无机盐分解,影响结果准确性。对于灰分含量较低的纸张,可适当增加试样量以提高测定精度。实验过程中需使用干燥器,防止灰分吸湿。

    适用范围

    本方法适用于各类文化用纸、包装纸及纸板中灰分含量的测定。对于含有高温下易挥发无机成分(如氯化物)或易发生化学变化的特殊纸张,可能需调整灼烧温度或采用其他辅助方法。测定结果反映的是纸张在特定温度下的灼烧残留物,并非精确的化学组成分析。

    参考文献

    GB/T 742-2018 造纸原料、纸浆、纸和纸板灼烧残余物(灰分)的测定

    TAPPI T211 om-16 Ash in Wood, Pulp, Paper and Paperboard

    ISO 1762:2019 Paper, board and pulps — Determination of residue (ash) on ignition at 525 degrees C