硅酸鹽中二氧化硅含量的測定方法概述

白　茹

遼寧地質(zhì)工程職業(yè)學(xué)院環(huán)境與生態(tài)系

硅酸鹽中二氧化硅含量的測定方法概述

白茹

遼寧地質(zhì)工程職業(yè)學(xué)院環(huán)境與生態(tài)系

二氧化硅含量是硅酸鹽分析常最基本指標(biāo)，國家標(biāo)準(zhǔn)及其他檢測方法有多種，各種測定方法有其各自特點(diǎn)和適用范圍，本文對幾種常用測定方法的基本原理、注意事項(xiàng)、使用范圍等進(jìn)行簡單概述。

二氧化硅含量；測定方法；硅酸鹽

硅酸鹽分布極廣，種類繁多，約占礦物總類的1/4，構(gòu)成地殼總量的80%，存在于所有的巖石和礦物中，尤其對于某些特殊的礦種來說，硅含量的高低直接影響礦物品質(zhì)，對于礦物的綜合評價(jià)，一般都需要測定二氧化硅含量。硅酸鹽中二氧化硅測定方法較多，有重量法，滴定法，光度法等。每種方法又包含不同的方法，都有其適用范圍和注意事項(xiàng)，能否選擇合適的方法直接影響測試時(shí)間和結(jié)果準(zhǔn)確度。為方便廣大實(shí)驗(yàn)室使用，下面介紹幾種二氧化硅含量的測定方法：

1、重量法

測定SiO2的重量法主要有HF揮發(fā)重量法和硅酸脫水灼燒重量法兩類。

HF揮發(fā)重量法是將試樣置于鉑坩堝中經(jīng)灼燒至恒重后，加H2F2+H2SO4（或H2F2+HNO3）處理后，再灼燒至恒重，差減計(jì)算SiO2的含量。該法只適用于較純的石英樣品中SiO2的測定，無實(shí)用意義。

硅酸脫水灼燒重量法則在經(jīng)典和快速分析中得到廣泛的應(yīng)用。其中兩次鹽酸蒸干脫水重量法測定高、中含量SiO2的最精確的、經(jīng)典的方法；采用動物膠、聚環(huán)氧乙烷、十六烷基三甲基溴化銨等凝聚硅膠體的快速重量法是長期應(yīng)用于例行分析的快速分析方法。下面重點(diǎn)介紹兩次鹽酸蒸干脫水重量法和動物膠凝聚硅酸的重量法。

（1）鹽酸蒸干脫水重量法

試樣用Na2CO或者NaOH熔融，用水提取，HCl酸化后，相當(dāng)量的H2SiO3以水溶膠狀態(tài)存在于溶液中。當(dāng)加入濃HCl時(shí)，一部分水溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)樗z析出。為了使其全部析出，一般將溶液蒸干脫水，并在105—110℃下烘干1.5—2h。再將蒸干破壞了膠體水化外殼而脫水的H2SiO3干渣，用弄HCl潤濕，并放置5—10min，使蒸發(fā)過程中形成的鐵、鋁等的堿式鹽和氫氧化物與HCl反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}類而全部溶解，過濾，將H2SiO3分離出來。所得H2SiO3沉淀經(jīng)洗凈后，連同濾紙一起放入鉑坩堝內(nèi)。置高溫爐，逐步升溫，使其干燥并使濾紙?zhí)蓟?、灰化，再升溫?000℃灼燒1h，取出冷卻稱重即得SiO2質(zhì)量。鹽酸脫水重量法是測定SiO2的最經(jīng)典方法，準(zhǔn)確度很高，但是方法繁瑣用時(shí)長，目前使用的不多。

（2）動物膠凝聚重量法

試樣用NaOH/Na2O2熔融，鹽酸浸取，蒸發(fā)至濕鹽狀，加入鹽酸、用動物膠凝聚硅酸，后面的步驟同聚環(huán)氧乙烷凝聚重量法。

在日常的生產(chǎn)中，如果對二氧化硅的結(jié)果要求不足很高，氫氟酸、硫酸處理灼燒物和光度法測定殘余的二氧化硅這些步驟可以省略，直接用灼燒后稱量法計(jì)算二氧化硅的含量。需要注意的是，動物膠凝聚硅酸要求實(shí)驗(yàn)員的經(jīng)驗(yàn)豐富，比如，加入動物膠后攪拌的操作很重要，同一方向連續(xù)攪拌，凝聚效果更好。凝聚酸度控制在8mol/L、溫度70℃左右，凝聚后不易放置時(shí)間太長，容易使硅酸復(fù)溶。重量法理論上適用于任何含量的硅的測定，但是低含量的二氧化硅用重量法會加大誤差，二氧化硅含量30%以上用本方法準(zhǔn)確度更好。

2、滴定法

測定硅酸鹽中SiO2的滴定分析方法都是間接測定方法。依據(jù)分離和滴定方法的不同分為氟硅酸鉀容量法，硅鉬酸喹啉法，氟硅酸鋇法。其中氟硅酸鉀容量法應(yīng)用最廣泛并且是國家標(biāo)準(zhǔn)中代用法，下面介紹氟硅酸鉀容量法。

試樣經(jīng)苛性堿熔劑熔融后，加入HNO3使硅生成游離H2SiO3。在有過量的氟、鉀離子存在的強(qiáng)酸性溶液中，時(shí)硅形成氟硅酸鉀沉淀，經(jīng)過濾、洗滌及中和殘余酸后，加入沸水使氟硅酸鉀沉淀沉淀水解生成等物質(zhì)的量的HF，然后以酚酞為指示劑，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液進(jìn)行滴定，終點(diǎn)顏色為粉紅色。氟硅酸鉀容量法是測定樣品中SiO2的間接滴定法。此法應(yīng)用廣泛，在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T176-1996中被列入的代用法。

3、光度法

硅的光度分析方法中，包括可見分光光度法和原子吸收分光光度法?？梢姺止夤舛确ǎ怨桡f雜多酸光度法應(yīng)用最廣，不僅可以用重量法測定SiO2后的濾液中的硅，而且采用少分取試液的方法或用全差示光度法可以直接測定硅酸鹽樣品中高含量的SiO2含量。包括硅鉬黃光度法和硅鉬藍(lán)光度法，下面介紹硅鉬雜多酸光度法。

試樣用試樣用Na2O2或者NaOH熔融，用水提取，HCl酸化后，用容量瓶中定容。在1.3-1.5mol/L的酸性介質(zhì)中，硅酸與鉬酸生成黃色的硅鉬雜多酸，在波長350nm處測定其吸光度，在工作曲線上求得硅含量，此法即為硅鉬黃光度法；若在3.0-3.8mol/L的酸性介質(zhì)中，用還原劑進(jìn)一步將其還原成藍(lán)色硅鉬雜多酸（硅鉬藍(lán)），在650nm處測定其吸光度，在工作曲線上求得硅含量，此為硅鉬藍(lán)光度法。

硅鉬黃測定二氧化硅含量在20%左右也可以達(dá)到很高的準(zhǔn)確度，但是，硅鉬黃光度法對于顯色酸度、溫度、時(shí)間要求更嚴(yán)格，否則得不到準(zhǔn)確的測定值；硅鉬藍(lán)光度法測定二氧化硅的含量范圍在0.1%-5%左右，硅鉬藍(lán)光度法更穩(wěn)定，更靈敏。

4、結(jié)論

在對硅酸鹽中二氧化硅進(jìn)行測定時(shí)，應(yīng)該根據(jù)二氧化硅含量不同，選擇合適的測定方法。當(dāng)二氧化硅含量在5%以下時(shí)，適合用硅鉬藍(lán)比色法，當(dāng)二氧化硅含量在5%-20%范圍內(nèi)，可以用硅鉬黃比色法和氟硅酸鉀容量法；當(dāng)二氧化硅含量在20%-96%范圍內(nèi)，適合用重量法和氟硅酸鉀容量法，當(dāng)二氧化硅含量在在80%以上的，適合用重量法；若測定純二氧化硅含量可用HF直接揮發(fā)法。

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