金属离子（Fe3+、Cu2+、Mg2+、Ca2+等）的存在，对纸浆、纸和纸板的性能会产生很大影响，特别是绝缘纸和纸板及其用浆、照相原纸及其用浆、感光纸原纸、晒图纸、电容器纸和溶解浆等，在其性能指标中均对此有特别的规定。因此，测定纸浆、纸和纸板中的金属离子含量，对于研究它的影响规律和理论，以及表征产品性能是重要的。
金属离子的定性分析通常可采用多种方法，例如化学分析法、原子吸收与原子发射光谱法，分光光度法等。每种方法各有特点，在分析时可依据需要和实验室的条件来运用。
分光光度法测定金属离子含量具有快速简便、准确的特点。其测定原理都是首先将其灰分溶于盐酸中，然后根据各种金属离子的特性，再进行不同的处理，以使金属离子转变为呈色的络合物，使其能够在分光光度法分析中在特定波长下显色，而且，其溶液显色的深浅与该金属离子的浓度成正比。因此，测定各种金属离子在特征波长下的吸收值，然后再根据各自的标准吸收曲线，即可查出各种金属离子的实际含量。
国家标准规定了采用不同方法测定纸浆、纸和纸板中铁、铜、锰等含量的方法。本节介绍其中的分光光度法。
（一）纸浆、纸和纸板中铁含量的测定（分光光度法）
测定纸浆、纸和纸板中的铁含量对制浆造纸生产有重要意义。纸浆中的铁能引起印相纸和晒图纸退色，影响绝缘纸的绝缘性能和溶解浆的质量，而且会影响纸张耐久性。因此，在上述纸张产品及其用浆的行业标准技术指标中，都对铁含量有严格的规定。例如，规定照相原纸木浆的铁含量不能大于10mg/kg；高纯度绝缘木浆灰分中铁含量不能大于28mg/kg；晒图原纸铁含量不大于80mg/g；黏胶纤维棉浆粕的纺织部标准中规定一、二、三等品的铁质分别不能大于15、20和25mg/kg。此外，在感光纸原纸标准和照相原纸标准中都对铁含量做出规定。
纸浆，纸和纸板中铁含量的测定，国家标准（GB/T 8943.2—2008）规定既可用1，10-菲啰啉分光光度法（简称方法A），又可用火焰原子吸收分光光度法（简称方法B）。这两种测定方法具有同等效力，并可应用于各种纸浆、纸和纸板。
本标准等效采用国际标准《ISO 779—2001纸浆-铁含量的测定-1，10-菲啰啉分光光度法和火焰原子吸收分光光度法》。
下面介绍1，10-菲啰啉分光光度法（参见《GB/T 8943.2—2008纸、纸板和纸浆 铁含量的测定》方法A）。火焰原子吸收分光光度法见本章第三节。
1.分光光度法的测定原理
灰化样品，然后将灰溶解于盐酸中，用氯化羟胺（盐酸羟胺）还原三价铁。在缓冲介质溶液中，二价铁与1，10-菲啰啉形成一种络合物，在波长510nm下对此络合物进行吸光度测定。
2.试剂
除非另有说明，在分析中应使用分析纯试剂和蒸馏水或相同纯度的水。
① 乙酸钠三水化合物（NaCOOCH3·3H2O）溶液：540g/L。
② 盐酸溶液：约6mol/L。
③ 0.1g/L标准铁溶液Ⅰ：将纯铁丝0.100g放在1000mL容量瓶中，溶解于尽可能少的盐酸（密度1.19g/mL）中。然后用水稀释至刻度，并混合均匀。1mL这种标准溶液，含有0.1mg铁。
④ 0.01g/L标准铁溶液Ⅱ：移取标准铁溶液Ⅰ 100mL于1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度并混合均匀。1mL这种标准溶液，含有0.01mg铁。此溶液不稳定，应当天用当天配。
⑤ 氯化羟胺（盐酸羟胺）（HONH3Cl）溶液：20g/L。
⑥ 盐酸1，10-菲啰啉（C12H8N2·HCl·H2O）溶液：10g/L。该试剂可用相当数量的1，10-菲啰啉代替。
贮存此溶液时，避免光线照射。应注意只使用无色溶液。
3.仪器
一般实验室仪器及a.分光光度计，或b.光电比色计，配备了在波500～520nm之间有最大透过率的滤光片和带盖的比色皿。
4.试样制备
将风干试样撕成适当大小的碎片，不应采用剪切、冲孔刀具或其他可能发生金属污染的工具制备样品。参考国家标准GB/T 740—2003和GB/T 450—2008。
5.步骤
（1）标准曲线的绘制
① 空白参比溶液的制备：测定试样的同时，进行空白试验。空白试验时不放试样，但其所有试验步骤及试剂用量，与测定试样时完全相同。
② 标准比色溶液的制备：分别向5个50mL容量瓶中移取如表8-3所示的一定体积的标准铁溶液Ⅱ。再向每个容量瓶中加入盐酸溶液10mL，氯化羟胺（盐酸羟胺）溶液1mL，盐酸1，10-菲啰啉溶液1mL，乙酸钠三水化合物溶液15mL。然后用水稀释至刻度，混合均匀，并放置15min。
③ 吸收值测定：用分光光度计在510nm波长下，或用配有适宜滤光片的光电比色计，以空白参比溶液作对照，将仪器的吸收值调节为0，然后分别测定试验溶液的吸收值。
④ 绘制曲线：以铁的质量（mg）为横坐标，以相应的吸收值为纵坐标，绘制标准曲线。
表8-3 铁标准溶液体积与相应含量对照
∗标准曲线用的空白参比溶液
（2）试样测定
① 试样灰化：称取两份10g（称准至0.01g）试样，如果已知试样的铁含量大于20mg/kg，则只称取5g。同时按GB/T 741—2003或GB/T 462—2008测定试样的水分。
将称好的试样放在洁净无铁的蒸发皿或坩埚（瓷、石英或铂质）中，按GB/T 742—2018将其灼烧成灰。
注：检查蒸发皿无铁的方法：在蒸发皿中加入约2mL盐酸，并用约10mL水稀释。待溶液冷却后加入1mL氯化羟胺（盐酸羟胺）溶液，1mL盐酸1，10-菲啰啉溶液和10mL乙酸钠三水化合物溶液，此时溶液不应显红色。
② 溶解试样并制备试验溶液：向灰中加入5mL盐酸溶液，并在蒸汽浴上蒸发至干。如此重复一次，然后再用5mL盐酸溶液处理残渣，并在蒸汽浴上加热5min。用蒸馏水将蒸发皿中的内容物移入50mL容量瓶中，为保证抽提完全，再向蒸发皿中的残渣加入5mL盐酸溶液，并在蒸汽浴上加热。然后用蒸馏水将最后的内容物移入容量瓶中，与主要的试样溶液合并在一起，并用蒸馏水稀释至刻度，且混合均匀。向试验溶液中按顺序加入1mL氯化羟胺（盐酸羟胺）溶液，1mL盐酸1，10-菲啰啉溶液和15mL乙酸钠三水化合物溶液，调节pH至3～6（用pH试纸检查）。然后用蒸馏水稀释至刻度，混合均匀，然后放置15min。如果溶液混浊，可用玻璃过滤器过滤或离心分离。
③ 光谱测定：显色后，先以空白参比溶液作对照，将仪器的吸收值调节为0。然后对试验溶液进行光谱测定。
6.结果表示
试样的铁含量w铁（mg/kg），按式（8-6）计算：
式中 w铁——试样的铁含量，mg/kg
m1——由标准曲线查得的试样溶液的含铁质量，mg
m0——试样的绝干质量，g
用两次测定的平均值表示结果，并保留一位小数。
（二）纸浆、纸和纸板中铜含量的测定（分光光度法）
纸浆、纸和纸板中铜含量的测定，国家标准（《GB/T 8943.1—2008纸、纸板和纸浆铜含量的测定》）规定既可用二乙基二硫代氨基甲酸钠分光光度法测定（简称方法A），又可用火焰原子吸收分光光度法测定（简称方法B）。这两种测定方法具有同等效力，并可应用于各种纸浆、纸和纸板。
本标准等效采用国际标准《ISO 778—2001纸浆-铜含量的测定-分光光度测定法和火焰原子吸收分光光度法》。
下面介绍二乙基二硫代氨基甲酸钠分光光度法（方法A）。火焰原子吸收分光光度法见本章第三节。
1.测定原理
将样品灰化，然后将残余物（灰分）溶解于盐酸中，在氨性溶液中，铜离子与二乙基二硫代氨基甲酸钠作用生成黄棕色胶态络合物，其颜色深浅与铜离子浓度成正比。利用淀粉作保护胶体，可使这种黄棕色胶态络合物形成一种稳定的胶体悬浮液。用分光光度法，在435nm波长下，对此有色溶液进行吸光度测定。
2.试剂
分析时，应使用分析纯的试剂和蒸馏水或相当纯度的水。蒸馏水的铜含量应低于0.01mg/kg。
① 0.1g/L标准铜溶液Ⅰ：将0.100g纯的电解金属铜溶解于约5mL的硝酸（密度1.4g/mL）中，将溶液煮沸，以便驱除亚硝烟。待冷却后，将全部溶液移入100mL容量瓶中，再用蒸馏水稀释至容量瓶刻度，并混合均匀。1mL该标准溶液中含有0.1mg铜。
② 0.01g/L标准铜溶液Ⅱ：移取100mL标准铜溶液Ⅰ于1000mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至容量瓶刻度，混合均匀。1mL该标准溶液中含有0.01mg铜。此溶液不稳定，使用时间不应超过24h。
③ 二乙基二硫代氨基甲酸钠溶液：约1g/L。将0.1g二乙基二硫代氨基甲酸钠[（C2H5）NCSSNa·3H2O]溶解于100mL蒸馏水中（如混浊，则应过滤）。用棕色玻璃瓶贮存，置于暗处。此溶液可保持大约一周不变。
④ 酒石酸钾钠溶液：约50g/L。将50g酒石酸钾钠溶解于水，并稀释至1000mL。
⑤ 淀粉溶液：约2.5g/L。将0.25g可溶性淀粉溶解于100mL蒸馏水中，煮沸并待冷却后备用。
⑥ 盐酸溶液：约6mol/L。(www.xing528.com)
⑦ 氨水：1∶5的氢氧化钠溶液。将1体积浓氨水（密度0.91g/mL）与5体积蒸馏水混合。
3.仪器
一般实验室的仪器和分光光度计。
4.样品采取和制备
纸浆试样的采取按GB/T 740—2003进行，纸和纸板试样的采取按GB/T 450—2008进行。
将风干样品撕成适当大小的碎片，但不应采用剪切、冲孔或其他可能发生金属污染的工具制备样品。
5.试验步骤
（1）标准曲线的绘制
① 空白参比溶液：在测定试样的同时，应进行空白试验。空白试验应采用与测定试样时的相同步骤和相同数量的所有试剂，但不放试样。
② 标准比色溶液的制备：分别向5个100mL烧杯中注入20mL盐酸溶液，加入浓氨水（密度0.91g/mL）至中性，加热浓缩至约20mL，然后分别移入5个50mL容量瓶中。用少量蒸馏水漂洗烧杯，洗液也倾入容量瓶中。按表8-4列出的体积向各容量瓶中加入标准铜溶液Ⅱ，混合后，分别加入1mL酒石酸钾钠溶液，5mL氨水，1mL新配制的淀粉溶液，混合均匀后，加入5mL二乙基二硫代氨基甲酸钠溶液，加蒸馏水稀释至容量瓶刻度，摇匀。倾出一定量溶液于光距1cm比色皿中，立即进行吸收值测量。
表8-4 铜标准溶液体积与相应含量对照
∗空白参比溶液。
③ 吸收值的测量：将课件分光光度计的波长调至435nm，用空白参比溶液将仪器的吸收值调节为0，然后分别测定其他溶液的吸收值。
④ 绘制曲线：以铜的质量（mg）为横坐标，以相应的吸光值为纵坐标绘制标准曲线。
（2）样品的测定
① 试样的称取和灰化：每个样品称取两份10g（称准至0.01g）试样，如果试样的铜含量已知超过10mg/kg，则只称取5g。同时称取两份试样按GB/T 741—2003或GB/T 462—2008测定试样的水分。将称好的试样放在瓷蒸发皿（最好采用带盖有柄蒸发皿）或坩埚内，试样按GB/T 742—2018灼烧成残余物（灰分）。
② 残余物（灰分）的溶解和试样溶液的制备：仔细向含有试样残余物（灰分）的蒸发皿内加入5mL盐酸溶液，并在蒸汽浴上蒸发至干，如此重复操作一次。然后用20mL盐酸溶液处理残渣，并在蒸汽浴上加热5min。稍冷，徐徐加入氨水（密度0.91g/mL）至成微碱性。此时，铁应以氢氧化铁沉淀析出，溶液应为无色。用滤纸过滤，用热水洗涤6次～7次，集滤液及洗液于烧杯中，蒸浓至约为20mL，移入50mL容量瓶中，用少量水漂洗烧杯3次，洗液也倾入容量瓶中。向容量瓶中加入1mL酒石酸钾钠溶液，5mL氨水，1mL新配制的淀粉溶液，混合均匀后，加入5mL二乙基二硫代氨基甲酸钠溶液，加水稀释至容量瓶刻度，摇匀。
③ 吸收值的测量：倾出一定量试样溶液于1cm比色皿中，用空白参比溶液将仪器的吸收值调节为0后，立即测量试样溶液的吸收值。
6.结果计算
试样的铜含量w铜以mg/kg表示，按下式计算：
式中 w铜——试样的铜含量，mg/kg
m1——由标准曲线所查得的试样溶液的含铜质量，mg
m0——试样的绝干质量，g
用两次测定的平均值，取一位小数报告结果。
（三）纸浆、纸和纸板中锰含量的测定（分光光度法）
纸浆、纸和纸板中锰含量的测定，国家标准（《GB/T 8943.3—2008纸、纸板和纸浆 锰含量的测定》）规定既可以用高碘酸钠分光光度法测定（简称A法），又可以用火焰原子吸收分光光度法测定（简称B法）。这两种测定法具有同等效力。
本标准等效采用《ISO 1830—2005纸、纸板和纸浆中酸溶性锰含量的测定》。
下面介绍高碘酸钠分光光度法（方法A）。火焰原子吸收分光光度法见本章第三节。
1.测定原理
将样品灰化，并把残余物（灰分）溶解于盐酸中，用高碘酸钠在磷酸存在的条件下将二价锰氧化为七价锰，然后用分光光度计在525nm波长下进行测量。
2.试剂
本部分测试用的所有试剂应是分析纯级（AR），测试用的水应是蒸馏水或去离子水。
① 亚硫酸钠溶液，50g/L。
② 盐酸溶液：约6mol/L。
③ 高碘酸钠-磷酸溶液：密度1.70g/mL，每升含有50g高碘酸钠（NaIO4）和200mL磷酸（H3PO4）。
④ 0.1g/L标准锰溶液Ⅰ：称取0.2749g已于450℃下烘干的硫酸锰（MnSO4），用蒸馏水溶解后，移入1000mL的容量瓶中，再用蒸馏水稀释至容量瓶刻度，并混合均匀。该溶液的1mL标准溶液中含0.1mg锰。
⑤ 0.01mg/mL标准锰溶液Ⅱ：量取100mL标准锰溶液Ⅰ于1000mL的容量瓶中。用蒸馏水稀释至容量瓶刻度，并混合均匀。该1mL标准溶液中含0.01mg锰。此溶液不稳定，使用时间应不超过24h。
3.仪器
a.一般实验室仪器；b.分光光度计；c.坩埚或蒸发皿，需要用盐酸浸泡反复洗涤干净。最好用铂金器皿，其污斑应用细砂擦洗干净。
4.试样的采取和制备
纸浆试样的采取按照GB/T 740—2003进行。纸和纸板试样的采取按照GB/T 450—2008进行。将风干样品撕成适当大小的碎片，但不应采用剪切或冲孔或其他可能发生金属污染的工具制备样品。
5.试验步骤
（1）标准曲线的绘制
分别向8个25mL容量瓶中移入表8-5所示的一定体积的标准锰溶液Ⅱ。
表8-5 锰标准溶液体积与相应含量对照
不经稀释，直接将容量瓶放入水浴中使溶液加热，并向每一个容量瓶中加入1mL高碘酸钠-磷酸溶液。继续在水浴中将各容量瓶加热5min，取出后向各容量瓶中加入6mol/L盐酸5滴，立即用水稀释至刻度，并混合均匀。使其冷却至室温再用水稀释至刻度。各容量瓶间溶液的温差应不大于3℃。用分光光度计于波长525nm的条件下测量吸收值。以不放标准锰溶液Ⅱ的补偿溶液作参比溶液，将仪器的吸收值调节为0，再测量其余容量瓶的吸收值。以25mL溶液所含的锰质量（mg）作为横坐标，以相应的吸收值作为纵坐标绘制标准曲线。
（2）样品的测定
① 试样的称取和灰化：称取两份10g（称准至0.01g）试样，如果已知试样的锰含量超过5mg/kg，则只称取5g。同时按GB/T 741—2003或GB/T 462—2008测定试样的水分。将称好的试样放在蒸发皿或坩埚中，对有争议的样品，应用铂金器皿仲裁。然后将试样按GB/T 742—2018灼烧成残余物（灰分）。
② 试样残余物（灰分）的处理：向试样残余物（灰分）中加入3滴亚硫酸钠溶液，并溶解于最多不超过5mL的盐酸溶液中。将坩埚放在蒸汽浴上蒸发至干，滴5滴6mol/L盐酸，将坩埚中的内容物用蒸馏水移入25mL容量瓶中。将容量瓶置于水浴中加热，加1mL高碘酸钠-磷酸溶液于容量瓶中，然后继续在水浴中加热5min。用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。使其冷却至室温，再用蒸馏水稀释至刻度。此溶液的温度与标准比色溶液温度相差应不超过±3℃。如果溶液混浊，用离心法除去混浊物，但不要过滤溶液。
③ 吸收值测量：用分光光度计于波长525nm的条件下测量吸收值。测量的方法、步骤与校准曲线的绘制相同。
6.结果计算
试样的锰含量w锰以mg/kg来表示，按下式计算：
式中 w锰——试样的锰含量，mg/kg
m1——由标准曲线所查得的试样溶液的含锰质量，mg
m0——试样的绝干质量，g
用两次测定的平均值，取一位小数报告结果。
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