腾龙最新镜头:固体中二氧化硅的检测方法

不知你说的固体是指什么,下面的这几种方法总会对你有帮助吧!
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二氧化硅的测定方法
秦 克 刚
（武汉理工大学西院测试中心 430070）
摘要： 本文介绍并比较了测定二氧化硅多种方法的优缺点，及其应用中应注意的事项。
关键词：挥散法，

二氧化硅的测定方法有多种，下面逐一将不同方法作简单介绍。

1 挥散法

若某个试样中二氧化硅的含量在98%以上，应用氢氟酸挥发重量差减法（即挥散法）来测定SiO2含量。具体测定步骤如下：
将铂坩埚中测定过烧失量的试样，用少量水润湿，加入4～5滴硫酸及5～7mL氢氟酸，放在电炉上低温加热，挥发至近干时，取下放冷，再加2～3滴硫酸及3～4mL氢氟酸，继续加热挥发至干，然后升高温度，至三氧化硫白烟完全逸尽。将铂坩埚置于高温炉中，于950℃温度下灼烧30分钟，取出放在干燥器中冷至室温，称重。如此反复灼烧，直至恒重。
SiO2=×100
G1——测烧失量时灼烧后试样和坩埚的重量,g；
G2——残渣和坩埚的重量,g；
G——试样的重量，g；
若试样中SiO2含量在98%以下，采用上述方法测定SiO2将引起较大的误差。这种情况下，宜采用重量法或氟硅酸钾容量法来测定。

2 重量法

对可溶于酸的试样，可直接用酸分解。对不能被酸分解的试样，多采用Na2CO3作熔剂，用铂坩锅于高温炉中熔融或烧结之后酸化成溶液，再在电炉上用蒸发器皿蒸发至干，然后加酸煮沸，并置于水浴锅上在温度60℃～70℃的范围内，加入动物胶，使硅酸凝聚，然后加水溶解可溶性盐类，过滤分离出硅酸沉淀物。在瓷坩埚内于电炉上灰化，最后于高温炉中950℃灼烧至恒重。冷却，称重，即得到SiO2的含量。
重量法的准确度较高。但对于一些特殊样品，如萤石CaF2，由于含有较大量的氟，会使试样中的Si以SiF4形式挥发掉，不能用重量法测定。还有重晶石以及锆含量较高的样品、钛含量较高的样品，在重量法的条件下形成硅酸的同时，生成其它沉淀，夹杂在硅酸沉淀中。所以这些特殊样品不能用重量法来测定。这种情况下可用氟硅酸钾容量法来测定SiO2的含量。

3 容量法

对可溶于酸的试样，直接用硝酸分解，不能被酸分解的试样多采用KOH在镍坩埚中熔融，然后用硝酸分解熔融物。加酸后生成游离的硅酸，在过量的氟离子和钾离子存在下，硅酸与氟离子作用形成氟硅酸离子，进而与钾离子作用生成氟硅酸钾沉淀，该沉淀在热水中水解生成相应量的氢氟酸，用氢氧化钠标准溶液滴定，由消耗氢氧化钠标准溶液的体积计算二氧化硅的含量。由于该法的测定条件要求较高，影响因素又多。所以本法与操作者掌握操作的熟练程度有很大关系，但只要熟练掌握此法，检测结果准确，费时较少。
4 比色法

试样中SiO2含量在2%以下时，宜用比色法测定。比色法有硅钼黄和硅钼兰两种。硅钼黄法基于单硅酸与钼酸铵在适当的条件下生成黄色的硅钼酸络合物（硅钼黄）；而硅钼兰法把生成的硅钼黄用还原剂还原成兰色的络合物（硅钼兰）。在规定的条件下，由于黄色或蓝色的硅钼酸络合物的颜色深度与被测溶液中SiO2的浓度成正比，因此可以通过颜色的深度测得SiO2的含量。硅钼黄法可以测出比硅钼兰法含量较高的SiO2，而后者的灵敏度却远比前者要高。因此在一般分析中，对少量SiO2的测定都采用硅钼兰比色法。用比色法测定SiO2时，最关键的问题是必须将试样中的硅全部转入溶液并以单分子硅酸状态而存在。因此在制备试样溶液时，为了获得稳定的单硅酸溶液，一般多用碳酸钾（碳酸钠）—硼砂混合溶剂（2：1）、苛性钠或苛性钾分解试样，并且采用逆酸化法，即以熔剂熔融后用水浸出所制得的碱性溶液，迅速的倒入稀盐酸溶液中，使溶液由碱性迅速越过pH3～7的范围，到达pH 0.5～2微酸性溶液，这样可大大地减少聚合硅酸的形成。另外溶液的酸度、温度以及共存离子等因素都对测定结果有所影响，因此应根据实际情况采取相应措施减少或消除其可能产生的误差。
总之，这四种测定SiO2含量的方法各有优缺点，要根据待测试样的具体特点来分析，制定出合适的测定方法。

参考文献
1 建筑材料科学研究院编著.玻璃陶瓷化学成分分析.北京：中国
建筑工业出版社.1985.13
2 建筑材料科学研究院编著.水泥化学分析.北京：中国建筑工业
出版社.1982.236

1
F CL JC TKS 0003 铁矿石二氧化硅的测定盐酸蒸干重量法
F_CL_JC_TKS_0003
铁矿石－二氧化硅的测定－盐酸蒸干重量法
1 范围
本推荐方法采用盐酸蒸干重量法测定铁矿石中二氧化硅的含量。
本方法适用于铁矿石中二氧化硅的测定。
2 原理
试样用碳酸钠熔剂熔融，盐酸浸取，在水浴上蒸干脱水，以盐酸溶解盐类，过滤并灼烧成
二氧化硅。
3 试剂
3.1 无水碳酸钠
3.2 焦硫酸钾
3.3 盐酸，ρ1.19 g/mL，1+1， 3+97
3.4 氢氟酸，ρ1.15 g/mL
3.5 硫酸， 1+4
3.6 乙醇，95％(V/V) 。
4 仪器
4.1 天平：不应低于四级，精确至0.0001g
4.2 铂坩埚：带盖，容量15～30 mL。
4.3 马弗炉：隔焰加热炉，在炉膛外围进行电阻加热。应使用温度控制器，准确控制炉温，并定
期进行校验
5 试样制备
试样必须有代表性和均匀性。大样缩分后的试样不得少于100g，试样通过0.080 mm 方孔
筛时的筛余应不超过15%。再以四分法或缩分器将试样缩减至约25g，然后磨细至全部通过
0.080mm 方孔筛，装入试样瓶中供分析用，其余作为原样保存备用。
6 操作步骤
6.1 称样
称取0.50g 试样，精确至0.0001g。
6.2 试样测定
将称取的试料置于铂坩埚中，加4g 无水碳酸钠，混匀，再用1g 无水碳酸钠铺在表面。盖
上坩埚盖并留有缝隙，先于低温加热，逐渐升高温度至950～1000℃，熔融呈透明熔体，旋转
坩埚使熔融物均匀地附着在坩埚壁上。冷却，将熔体用热水溶出，移入瓷蒸发皿中。
盖上表面皿，自皿口加入10 mL 盐酸及2～3 滴硝酸，待作用停止后取下表面皿，用平头
玻璃棒压碎块状物使分解完全，用热盐酸（1+1）清洗坩埚数次，洗液合并于蒸发皿中。将蒸
发皿放在水浴上，皿上放一玻璃三角架，再盖上表面皿，蒸发至干。取下蒸发皿，加入10～20mL
盐酸（3+97），搅拌使可溶性盐类溶解。用中速滤纸过滤，用胶头扫棒以热盐酸（3+97）擦洗
玻璃棒及蒸发皿，并洗涤沉淀3～4 次，然后用水充分洗涤，直至用硝酸银溶液检验无氯离子为
止。在沉淀上滴加6 滴硫酸（1+4）。滤液及洗液保存在300mL 烧杯中。
将烧杯中的滤液移到原蒸发皿中，在水浴上蒸发至干后，取下放入烘箱中，于110℃左右
2
的温度下烘60min，取出放冷。加入10～20mL 热盐酸（3+97），搅拌使可溶性盐类溶解。用中
速滤纸过滤，用胶头扫棒以热盐酸（3+97）擦洗玻璃棒及蒸发皿，并洗涤沉淀3～4 次，然后
用水充分洗涤，直至用硝酸银溶液检验无氯离子为止。滤液及洗液保存在250mL 容量瓶中。在
沉淀上滴加3 滴硫酸（1+4），然后将二次所得二氧化硅沉淀连同滤纸一并移入铂柑蜗中，烘干，
灰化，然后放入1200℃的高温下灼烧20～40min。取出坩埚置于干燥器中冷却至室温，称量，
反复灼烧，直至恒量。
将沉淀用数滴水润湿，加6 硫酸(1+4)和10 mL 氢氟酸，放入通风橱内的电热板上缓慢蒸
发至干，升高温度继续加热挥发至三氧化硫白烟完全逸尽。将坩埚置于1100～1150℃温度下灼
烧10min，取出坩埚置在干燥器中冷却至室温，称量。反复灼烧，直至恒量。
往经过氢氟酸处理后得到的残渣中加入0.5g 焦硫酸钾熔融，熔块用热水和数滴盐酸(1+1)
溶解，溶液并入分离二氧化硅后得到的滤液和洗液中，用水稀释至标线，摇匀。此溶液A 供滤
液中残留的胶溶性二氧化硅以及试样中三氧化二铝、氧化钙、氧化镁和二氧化钛用。
7 结果计算
按下式计算二氧化硅的含量，以质量分数表示：
式中：WSiO2——二氧化硅的质量分数，%；
m1——灼烧后未经氢氟酸处理的沉淀及坩埚的质量，g；
m2——残渣和坩埚的质量，g；
m——试料的质量，g；
c——在工作曲线上查得的每100mL 被测定溶液中二氧化硅的含量，mg；
10——全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比。
8 参考文献
8.2《水泥化学分析》p540，建筑材料科学研究院编著，中国建筑工业出版社，1982 年。
) 100
1000
( 1 2 10
2 ×
×
×
+
?8722;
=
m
c
m
W m m SiO

1 挥散法
若某个试样中二氧化硅的含量在98%以上,应用氢氟酸挥发重量差减法（即挥散法）来测定SiO2含量.具体测定步骤如下：
将铂坩埚中测定过烧失量的试样,用少量水润湿,加入4～5滴硫酸及5～7mL氢氟酸,放在电炉上低温加热,挥发至近干时,取下放冷,再加2～3滴硫酸及3～4mL氢氟酸,继续加热挥发至干,然后升高温度,至三氧化硫白烟完全逸尽.将铂坩埚置于高温炉中,于950℃温度下灼烧30分钟,取出放在干燥器中冷至室温,称重.如此反复灼烧,直至恒重.
SiO2=×100
G1——测烧失量时灼烧后试样和坩埚的重量,g；
G2——残渣和坩埚的重量,g；
G——试样的重量,g；
若试样中SiO2含量在98%以下,采用上述方法测定SiO2将引起较大的误差.这种情况下,宜采用重量法或氟硅酸钾容量法来测定.
2 重量法
对可溶于酸的试样,可直接用酸分解.对不能被酸分解的试样,多采用Na2CO3作熔剂,用铂坩锅于高温炉中熔融或烧结之后酸化成溶液,再在电炉上用蒸发器皿蒸发至干,然后加酸煮沸,并置于水浴锅上在温度60℃～70℃的范围内,加入动物胶,使硅酸凝聚,然后加水溶解可溶性盐类,过滤分离出硅酸沉淀物.在瓷坩埚内于电炉上灰化,最后于高温炉中950℃灼烧至恒重.冷却,称重,即得到SiO2的含量.
重量法的准确度较高.但对于一些特殊样品,如萤石CaF2,由于含有较大量的氟,会使试样中的Si以SiF4形式挥发掉,不能用重量法测定.还有重晶石以及锆含量较高的样品、钛含量较高的样品,在重量法的条件下形成硅酸的同时,生成其它沉淀,夹杂在硅酸沉淀中.所以这些特殊样品不能用重量法来测定.这种情况下可用氟硅酸钾容量法来测定SiO2的含量.
3 容量法
对可溶于酸的试样,直接用硝酸分解,不能被酸分解的试样多采用KOH在镍坩埚中熔融,然后用硝酸分解熔融物.加酸后生成游离的硅酸,在过量的氟离子和钾离子存在下,硅酸与氟离子作用形成氟硅酸离子,进而与钾离子作用生成氟硅酸钾沉淀,该沉淀在热水中水解生成相应量的氢氟酸,用氢氧化钠标准溶液滴定,由消耗氢氧化钠标准溶液的体积计算二氧化硅的含量.由于该法的测定条件要求较高,影响因素又多.所以本法与操作者掌握操作的熟练程度有很大关系,但只要熟练掌握此法,检测结果准确,费时较少.
4 比色法
试样中SiO2含量在2%以下时,宜用比色法测定.比色法有硅钼黄和硅钼兰两种.硅钼黄法基于单硅酸与钼酸铵在适当的条件下生成黄色的硅钼酸络合物（硅钼黄）；而硅钼兰法把生成的硅钼黄用还原剂还原成兰色的络合物（硅钼兰）.在规定的条件下,由于黄色或蓝色的硅钼酸络合物的颜色深度与被测溶液中SiO2的浓度成正比,因此可以通过颜色的深度测得SiO2的含量.硅钼黄法可以测出比硅钼兰法含量较高的SiO2,而后者的灵敏度却远比前者要高.因此在一般分析中,对少量SiO2的测定都采用硅钼兰比色法.用比色法测定SiO2时,最关键的问题是必须将试样中的硅全部转入溶液并以单分子硅酸状态而存在.因此在制备试样溶液时,为了获得稳定的单硅酸溶液,一般多用碳酸钾（碳酸钠）—硼砂混合溶剂（2：1）、苛性钠或苛性钾分解试样,并且采用逆酸化法,即以熔剂熔融后用水浸出所制得的碱性溶液,迅速的倒入稀盐酸溶液中,使溶液由碱性迅速越过pH3～7的范围,到达pH 0.2微酸性溶液,这样可大大地减少聚合硅酸的形成.另外溶液的酸度、温度以及共存离子等因素都对测定结果有所影响,因此应根据实际情况采取相应措施减少或消除其可能产生的误差.
总之,这四种测定SiO2含量的方法各有优缺点,要根据待测试样的具体特点来分析,制定出合适的测定方法.