巖石礦物中低含量硅的分析方法

馬戰(zhàn)榮 馬 明 李兆燕

中圖分類號(hào):TD9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0710005-01

目前,巖石礦物中硅的分析多采用動(dòng)物膠重量法。由于硅酸膠體過濾時(shí)會(huì)穿過濾紙,使低含量硅的測(cè)定結(jié)果偏低,且操作復(fù)雜,流程長(zhǎng)不易掌握。本實(shí)驗(yàn)采用硅鉬藍(lán)光度法,并對(duì)其改進(jìn),使操作簡(jiǎn)單,準(zhǔn)確性高,易于掌握。試樣用碳酸鈉硼酸混合熔劑熔融,稀鹽酸浸取,在約0.2mol/L鹽酸介質(zhì)中,硅酸與鉬酸銨形成硅鉬雜多酸,然后用抗壞血酸將其還原為硅鉬藍(lán),于分光光度計(jì)波670nm處,測(cè)量其吸光度。

一、儀器與主要試劑

1.CARY100型分光光度計(jì)。

2.混合溶劑(2+1):取2份無水碳酸鈉與1份硼酸研細(xì),混勻。

3.鹽酸:1+1。

4.鹽酸(2+98)。

5.鉬酸銨溶液(5%):稱5g鉬酸銨溶于100mL水中加濃氨水2～3滴。

6.抗壞血酸溶液(1%):稱1g抗壞血酸溶于100mL水中。

7.二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液:稱取0.5000g,預(yù)先在l000℃灼燒2h并冷至室溫的二氧化硅(99.99%)于鉑坩堝中,加5g無水碳酸鈉,蓋上坩堝蓋并稍留縫隙,置于l000℃高溫爐中熔融l0min,取出,冷卻。置于盛有200mL沸水的聚四氟乙烯燒杯中,低溫加熱浸取熔塊至溶液清亮,用熱水洗出坩堝及蓋,冷至室溫,移入500mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,混勻,貯存于塑料瓶中。此溶液1mL含lmg二氧化硅。

8.二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液:移取10.00mL二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液(1.7)于500mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,混勻,貯存于塑料瓶中。此溶液lmL含20μg二氧化硅。

二、分析方法

稱取0.2000g試樣置于盛有3g混合熔劑(1.2)的鉑坩堝中,混勻,再覆蓋lg混合熔劑(1.2)蓋上坩堝蓋并稍留縫隙。置于1000℃高溫爐中熔融10min,取出,旋轉(zhuǎn)坩堝使熔融物均勻附著于坩堝內(nèi)壁,冷卻。用水沖洗坩堝外壁,置于盛有煮沸的30mL鹽酸(1.3)15mL水的250mL燒杯中,加熱浸出熔融物至溶液清亮,用水洗出坩堝及蓋。冷至室溫,移入250mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻。

吸取10.00ml試液于100ml容量瓶中,補(bǔ)加10ml(1.4)鹽酸,搖勻,加入5ml鉬酸銨(1.5)搖勻,于室溫放置5分鐘加入10ml(1.3)鹽酸混勻,加入5ml抗壞血酸(1.6),用水稀釋至刻度,搖勻。10分鐘后,在λ為670nm波長(zhǎng)處,用1cm比色皿,以試劑空白為參比,測(cè)定吸光度值。二氧化硅的百分含量從預(yù)先繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制:移取0,1.00,2.00,3.00,4.00,5.00mL二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液分別置于100mL容量瓶中,各加入10mL鹽酸(1.4)以下按樣品條件進(jìn)行(以試劑空白為參比),繪制工作曲線。

三、試驗(yàn)部分

(一)(1+1)鹽酸加入量試驗(yàn)

分取100ug/mlSiO2標(biāo)準(zhǔn)溶液于100ml容量瓶中,加入10ml(1.4)鹽酸,5ml鉬酸銨(1.5),鹽酸(1.2)215ml,5ml抗壞血酸(1.6)。數(shù)據(jù)見表1。

表1 (1+1)鹽酸加入量對(duì)吸光度的影響

結(jié)果表明,加入4-10ml(1+1)鹽酸,溶液的吸光度穩(wěn)定。因硅酸是一種極弱酸,在強(qiáng)酸性介質(zhì)中能脫水聚合,聚合了的硅酸不能與鉬酸銨反應(yīng)顯色,本法選擇加入5ml(1+1)鹽酸。

(二)硅鉬黃生成完全性實(shí)驗(yàn)

取100ug/mlSiO2標(biāo)準(zhǔn)溶液于100ml容量瓶中加入10ml(1.4)鹽酸,5ml鉬酸銨(1.5),5ml鹽酸(1.5),5ml抗壞血酸(1.6)。同分析步驟測(cè)吸光度值,結(jié)果見下圖。

由上圖可見,5分鐘即可完全生成硅鉬黃。

(三)鉬硅藍(lán)生成及穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)

取100ug/mlSiO2標(biāo)準(zhǔn)溶液于100ml容量瓶中加入10ml(1.4)鹽酸,5ml鉬酸銨(1.5),5分鐘后加入5ml鹽酸(1.3),5ml抗壞血酸(1.6)。同分析步驟測(cè)吸光度值,結(jié)果見下圖。

由此可見只要10分鐘,顯色即完全。

四、樣品分析

稱取5份不同含量的標(biāo)樣,按分析步驟進(jìn)行分析,結(jié)果如表2所示。

表2SiO2的測(cè)定結(jié)果(%)

結(jié)果表明,用本法測(cè)得的結(jié)果的誤差均在國(guó)標(biāo)允差范圍內(nèi)。

五、結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明,該方法快速準(zhǔn)確,在2～3h內(nèi)即可完成單樣分析,且結(jié)果準(zhǔn)確可靠,剩余試液還可用于CaO、MgO、Al2O3、FeO等的分析,是一種較理想的巖石礦物中低含量硅的分析方法。