全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 21(1)：91— 94 2001年 2月
十种植物造纸原料中金属离子的含量研究
蔡明招，邱玉桂，江 虹
(华南理工太学化工学院 广东广州 510640)
摘 要：对造纸工业常用的 lO种植物原料．采用原子发射光谱法、原子吸收分光光度法和微分脉冲吸附溶
出伏安法(DPS)，对其 中的金属离子含量进行了研究。结果表明 ：各种植物所含的金属元素种类和含量不
同；同一天类的植物其所含的金属元素也不尽相同。
关捷词 ：原子吸收分光光度法；原子发射光谱法 ；微分脉冲吸附溶出伏安法
中图分类号：Q946．91 4 文献标识码：A 文章编号 ：l000—3142(2001)01 0091一O4
The study on the metal ions content in the
ten pl ant material of papermaking
CA1 Ming—zhao，QIU Yu—gui，JIANG Hong
( Chin Univ of Tech ，Guangzhou 510640．China)
Abstract：The metal ions content in the ten plant material of the papermaking is studied in this paper．The
method for determination is atomic emission spectrc~copy、atomic absorption spectroscopy and differential ab—
sorptive stripping voltammeter．The result shows that each plant contains abundant e~ments of meta1．Differ_
ent plants are diferent in the category and contgnt of metal’s element．It can be a reference to the bleaching
process ot pa per pulp．
Key words：Atomic absorption spe ctroscopy；atom~ emission spectroscopy}differential adsorptive stripping
vo]tammeter(DPS)
纸浆漂白是造纸工艺过程的重要一环，漂 白
的效果直接影响到纸品的质量。无污染、少枵染
的纸浆漂 白是当前国际纸浆漂白的发展方向。但
是，纸浆的无污染、少污染漂白受到金属离子的
严重制约。国内外的研究证明，一些过渡金属离
子和碱土金属离子对健康漂白有较大的影响“ 。
纸浆 中的金属离子首先来源于造纸原料，植物在
生长过程 中需要吸收金属离子作为养分 ，而不同
种类的植物或产地的不同，植物纤维 中的金属离
子的含量也就不尽相同。同时，制浆过程中，例如
机械设备的磨损、生产用水、化学药品等都会引
入一定量的金属离子。了解各种造纸原料中金属
离子的含量，有利于选择适 当的化学助剂和工艺
条件，进行漂前预处理，使体系中金属离子的含
量最佳化，并有可能使纸浆漂白过程在 自动化仪
表、计算机的控制下进行。同时，实现健康漂白，
收稿 日期：1 999 08 30
作者简介：蔡田招(1945)，女 硕士研究生导师，副教授．M事分析化学和近代工业分析
基金磺目 国家 自然科学基金资助项目(29876012)
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92 广 西 植 物 21卷
即达到最大限度地脱除木素、提高漂浆白度，使
碳水化台物的降解达到最低限度 以保持漂浆的
最高得率和强度，真正达到高产、优质、高经济效
益 ，低消耗、低污染的要求。
l 材料与方法
1．1仪器与试剂
1．1．1仪器 原子发射光谱仪，原子吸收分光光
度仪 1 80—5O型(日本 日立)，多功能极谱仪及配套
的 Mode1303静态 滴 汞 电 极 M。del 384(美 国
EG8G—PAR)，电热 自控消化器 (核工业部第五研
究所)
1 1．2试剂 HAc—NaAc缓冲溶液(pH一4．2)．
铜、铅、锌、镉、铁、锰标准贮备液(1 mg／mL)，混合
金属离子标准工作液(Zn”、Ca 、Pb 各 2i)0 tg／
L、Cd 100#g／L)。本实验用水均为二次蒸馏水．
硝酸与硫酸均为分析纯
1．2样品及样品溶液的制备
1．2．1样品 甘蔗渣(粤西地区)；芦苇(湖南岳
阳造纸厂)；麦草(河南漂河地区)马尾松(广州
造纸厂)；窿椽按(湛江)；小山竹 (广东省)；尾叶
按(湛江)；大叶相思(湛江)；厚荚相思(湛江)；
马占相思(湛江)
1．2．2样品溶液的制备 将样品(5、000 g)移人
消化管，加入 15 mL硝酸，在 自控电热消化器 内
慢慢升温(调好温度到 140。C)，待作用缓和后，再
用小滴管慢慢加入 5 mL硫酸，若反应剧烈 ，应停
止加入硫酸，反应平和后再加入硫酸。作用缓和
后，再用强热继续消化，此过程中如消化液变黑
(生成黑色沉淀)或液体颜色变深，即用滴管缓慢
加入一定量的硝酸，直至所有有机物消化完全、
再加热至冒浓烟，待溶液澄清无色或微黄色时停
止加热。消化完毕，冷却后，加水 20 mL煮沸，除
去残余的硝酸至产生白烟为止，如此处理 2次，最
后蒸发至只剩下几毫升的消化液。冷却后，移人
50 mL的容量瓶中．用水洗涤几次消化管，洗液并
人容量瓶中，冷却后用水定容。
1．3基本测定方法
1．3．1原子发射光谱法 通过原子发射光谱法，
对样品灰份进行定性与半定量的分析。
1．3．2原子吸收分光光度法 通过钡i定镉、铁、锰
标准工作液的吸光度，得到 3种元素的工作曲线．
这样就可以通过样品消化液的吸光度来求出各
自浓度，然后再换算为 3种元素在植物中的含量。
测定前，配制好一定浓度的标准工作液：测定时，
将原子化方法、空心阴极灯电流、波长、载气流量
等参数设定好。
1．3．3微分脉冲溶 出伏安法(DPS法) 首先设置
充氮时间、初始电位、最后电位、富集时间、平衡
时间、扫描速度等测定参数 然后移取 10．0O mL
的底 液(缓 冲溶 液 pH一4．2)于 电解 池 中．按
RUN．仪器按上述设定的参数 自动运行至程序完
毕；接着，注人一定量的样品消化液．再按 RUN，
仪器再次运行至程序完毕；同时记录各组分的峰
电流和峰电压。再注入一定量的混合金属离子标
准工作液，重复上步操作。
／
2 结果与讨论
2．1原子发射光谱法的测定数据与结果
先将样品灰化，采用原子发射光谱摄谱法对
灰分进行定性分析。用谱线呈现法进行半定量分
析，即通过出现的谱线分析其对应的含量。表 1为
10种造纸植物原料样品灰分原子发射光谱摄谱
法的分析数据 。
从原子发射光谱法得到的分析数据看出，各
种造纸原料中均含有较多的硅、镁 、钙、铁、锰，同
时也含有一定量的铜、铅、锌、镍等过渡金属元
素 。
2 2原子吸收分光光度法的测定数据与结果
选择一些对纸浆健康漂白影响较大的金属
离子，测定其标准工作液系列的吸光度，绘制标
准工作曲线；再测定样品消化液的吸光度，则可
求出该金属离子在消化液中的浓度 ．从而求出该
金属离子在植物中的含量．结果见表 2。
2．3 DPS法制定数据与结果
DPS法可对铜、铅、镉和锌的含量进行连续
的溯定。通过标准加入法，得到样品消化液中铜、
铅、锌、镉的浓度．然后再换算成某一元素在植物
中的含量+结果见表 2
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l期 蔡明招等：十种植物造纸原料中金属离子的含量研究 93
Ca 0 03～ 0 l 0 03～ 0．1 0 03～0 1
— 0 000 1～ 0 O00 1～ 0 000 1～ 0．OOO 1～
0 000 3 0．000 3 0．000 3 0．000 3
1～ 3 ≤ 0 001 ≤0 001 0 1 0．
1 0．01～ 0．03 0 03～0 l
O
O
~ 0
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00
OO
1 3 0．03～ 0 l O
0
~ 0
。
0
O
0
0
1
3
0
O
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O
0
O
0
O
1
3
O．1 <0_
M g 0．1～ 0．3 0 1 0 03 0 1 0 1～ 0 3 0 1～0 3 0 1～ 0 3 0 1～ 0．3 0 03 0．1
M n ㈣ l “ 。
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． 001o3 ㈨ 1 l 3 l o ¨ ～ 1 ～ 。
㈣
~ 00
o
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Zn
A【
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O．3 一 一 0 03 0 3 0．3 0．03 0．03
0．03 0 O3～ 0．1 0 O3～ 0 l 4 0 l～ 0 3 0 l 0．3
0．000 l～ 0．O00 l～ 0．03～ 0 03～ 0 000 l～
0．000 3 0 000 3 0．1 0．1 0 000 3
3 ≤ 0 001 ≤0 00l 0．1 3 3
1
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O l
0 0l～ 0 03 0．03～ 0．1
0．000 l～ 0 000 1～
0．O00 3 0．000 3
≤ o
Na
一
3 O 1 0．03 0．1 3 3 0．1～0 3 0．1～ 0 3 0．03 0．1
Ni 。
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Ti 0．001～ 0．003 — 0 O1～ 0 03 0 03 0 03 — 0．0l～ 0．03
原料
M ater1
踩子吸收丹光光度法
Atomic abmrption spectroscopy
DPS法
I~fferent{al adsorptive str{pping vo[tammetcr
cdf~g／g Fe Pg／g Mn g Cu Fg／g Pb g Zn g／g cd
一
O
吣
0 ～
0
O ∞
0 3 ～ ∞
m 0
0
一 l
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广 西 植 物 2l卷
从表 2可以看出，同是湛江产的 3种相思木，
植物中金属离子的含量各异，如厚荚相思与马占
相思的铜含 量就很接近 ，分别为 0．729 P-g／g和
0、731 g ；3种相思木的铅含量也没有太明显的
差别．其含量分别为 1．096 g 、1．142 p．g／g和
1、047#g／g。其他的几种试样由于出处不同，并且
植物的种类也不相同．各金属离子的含量就表现
出较明显的差异。说明了植物中金属离子的含量
与植物的产地和种类有很大的关系。
3 结 论
(1)造纸植物原料中含有丰富的金属元素，
其中碱金属(钠和钾)和碱土金属(钙与镁)的含量
均比过渡金属 的含量要高，同时硅的含量 比金属
元素多。这说明在纸浆漂白过程中尽量除去过渡
金属元素的同时，尽可能保留碱土金属元素是很
有价值的，这样就可不添加或只添加少量对漂白
有利的金属元素，减少浪费、降低成本。
(2)样 品中元素镉含量很低，或基本不含有
镉；但是铁和锰的含量较高，将对纸浆的漂白有不
利的影响，必须充分注意并采取措施尽量将它们
除去。
(3)本文利用原子发射光谱法 +对样品进行
了定性和半定量的测定 ，对 10种植物中金属离子
的含量作了全面的研究。在此基础上采用原子吸
收分光光度法与 DPS法 +对纸浆漂白中影响较大
的金属元素进行定量测定，得到了 l0种造纸植物
原料中部分金属元素的含量，对纸浆健康漂白的
研究有一定的参考和指导作用。
参考文献 ：
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