二氧化硅的測定方法有多種,下面逐一將不同方法作簡單介紹。
1 揮散法
若某個試樣中二氧化硅的含量在98%以上,應用氫氟酸揮發(fā)重量差減法(即揮散法)來測定SiO2含量。具體測定步驟如下:
將鉑坩堝中測定過燒失量的試樣,用少量水潤濕,加入4~5滴硫酸及5~7mL氫氟酸,放在電爐上低溫加熱,揮發(fā)至近干時,取下放冷,再加2~3滴硫酸及3~4mL氫氟酸,繼續(xù)加熱揮發(fā)至干,然后升高溫度,至三氧化硫白煙完全逸盡。將鉑坩堝置于高溫爐中,于950℃溫度下灼燒30分鐘,取出放在干燥器中冷至室溫,稱重。如此反復灼燒,直至恒重。
SiO2=*100
G1——測燒失量時灼燒后試樣和坩堝的重量,g;
G2——殘渣和坩堝的重量,g;
G——試樣的重量,g;
若試樣中SiO2含量在98%以下,采用上述方法測定SiO2將引起較大的誤差。這種情況下,宜采用重量法或氟硅酸鉀容量法來測定。
2 重量法
對可溶于酸的試樣,可直接用酸分解。對不能被酸分解的試樣,多采用Na2CO3作熔劑,用鉑坩鍋于高溫爐中熔融或燒結(jié)之后酸化成溶液,再在電爐上用蒸發(fā)器皿蒸發(fā)至干,然后加酸煮沸,并置于水浴鍋上在溫度60℃~70℃的范圍內(nèi),加入動物膠,使硅酸凝聚,然后加水溶解可溶性鹽類,過濾分離出硅酸沉淀物。在瓷坩堝內(nèi)于電爐上灰化,最后于高溫爐中950℃灼燒至恒重。冷卻,稱重,即得到SiO2的含量。
重量法的準確度較高。但對于一些特殊樣品,如螢石CaF2,由于含有較大量的氟,會使試樣中的Si以SiF4形式揮發(fā)掉,不能用重量法測定。還有重晶石以及鋯含量較高的樣品、鈦含量較高的樣品,在重量法的條件下形成硅酸的同時,生成其它沉淀,夾雜在硅酸沉淀中。所以這些特殊樣品不能用重量法來測定。這種情況下可用氟硅酸鉀容量法來測定SiO2的含量。
3 容量法
對可溶于酸的試樣,直接用硝酸分解,不能被酸分解的試樣多采用KOH在鎳坩堝中熔融,然后用硝酸分解熔融物。加酸后生成游離的硅酸,在過量的氟離子和鉀離子存在下,硅酸與氟離子作用形成氟硅酸離子,進而與鉀離子作用生成氟硅酸鉀沉淀,該沉淀在熱水中水解生成相應量的氫氟酸,用氫氧化鈉標準溶液滴定,由消耗氫氧化鈉標準溶液的體積計算二氧化硅的含量。由于該法的測定條件要求較高,影響因素又多。所以本法與操作者掌握操作的熟練程度有很大關系,但只要熟練掌握此法,檢測結(jié)果準確,費時較少。
4 比色法
試樣中SiO2含量在2%以下時,宜用比色法測定。比色法有硅鉬黃和硅鉬蘭兩種。硅鉬黃法基于單硅酸與鉬酸銨在適當?shù)臈l件下生成黃色的硅鉬酸絡合物(硅鉬黃);而硅鉬蘭法把生成的硅鉬黃用還原劑還原成蘭色的絡合物(硅鉬蘭)。在規(guī)定的條件下,由于黃色或藍色的硅鉬酸絡合物的顏色深度與被測溶液中SiO2的濃度成正比,因此可以通過顏色的深度測得SiO2的含量。硅鉬黃法可以測出比硅鉬蘭法含量較高的SiO2,而后者的靈敏度卻遠比前者要高。因此在一般分析中,對少量SiO2的測定都采用硅鉬蘭比色法。用比色法測定SiO2時,最關鍵的問題是必須將試樣中的硅全部轉(zhuǎn)入溶液并以單分子硅酸狀態(tài)而存在。因此在制備試樣溶液時,為了獲得穩(wěn)定的單硅酸溶液,一般多用碳酸鉀(碳酸鈉)—硼砂混合溶劑(2:1)、苛性鈉或苛性鉀分解試樣,并且采用逆酸化法,即以熔劑熔融后用水浸出所制得的堿性溶液,迅速的倒入稀鹽酸溶液中,使溶液由堿性迅速越過pH3~7的范圍,到達pH 0.5~2微酸性溶液,這樣可大大地減少聚合硅酸的形成。另外溶液的酸度、溫度以及共存離子等因素都對測定結(jié)果有所影響,因此應根據(jù)實際情況采取相應措施減少或消除其可能產(chǎn)生的誤差。
總之,這四種測定SiO2含量的方法各有優(yōu)缺點,要根據(jù)待測試樣的具體特點來分析,制定出合適的測定方法。
參考文獻
1 建筑材料科學研究院編著.玻璃陶瓷化學成分分析.北京:中國
建筑工業(yè)出版社.1985.13
2 建筑材料科學研究院編著.水泥化學分析.北京:中國建筑工業(yè)
出版社.1982.236
1、DBP吸收值測定儀條件2、白炭黑的相關指標 ▲二氧化硅QS-16化學性質(zhì):沉淀法二氧化硅一般性質(zhì):此產(chǎn)品具有高的比面積和吸油值,能部分替代氣相法白炭黑用于涂料、油墨制造。
在粉末體系中,主要作為分散劑使用;在液態(tài)體系中,主要作為流變控制劑使用,并有很好的增稠與防沉作用。應用范圍:涂料、油墨……項目Ltem 數(shù)值valuc形態(tài)from 超細微粉狀Super small powder加熱減量105℃ 2h %Loss on drying 4.0-8.0灼燒減量1000℃ %Lgnition loss ≤7.0PH值PH value 6.5-7.5BET比表面積m2/gBET apeciflc surface area 210-250DBP吸收值cm3/gDBP absorptlon value 2.3-3.4SiO2% ≥98.0%Na2SiO4% ≤0.5Fe(mg/kg) ≤160平均粒徑μmaverage particle ≤3▲二氧化硅QS-300A化學性質(zhì):沉淀法二氧化硅一般性質(zhì):此產(chǎn)品是凝膠法工藝制成的特殊SiO2,具有高的比表面積,硬度好、分散性強,有好的折射率,在高檔油漆、涂料行業(yè)里作消光粉效果非常好。
應用范圍:油漆、涂料……項目Ltem 數(shù)值valuc形態(tài)from 超細微粉狀Super small powder加熱減量105℃ 2h %Loss on drying 4.0-6.0灼燒減量1000℃ %Lgnition loss 5-6PH值PH value 6.5-7.5BET比表面積m2/gBET apeciflc surface area ≥300DBP吸收值cm3/gDBP absorptlon value ≥3.2SiO2% ≥98.0%平均粒徑μmaverage particle 3▲二氧化硅QS-300B化學性質(zhì):沉淀法二氧化硅一般性質(zhì): 此產(chǎn)品具有高的比面積和吸油值,硬度好、分散性強,有好的折射率,在油漆、涂料行業(yè)里作消光粉效果非常好。應用范圍:油漆、涂料、皮革項目Ltem 數(shù)值valuc形態(tài)from 超細微粉狀Super small powder加熱減量105℃ 2h %Loss on drying 4.0-6.0灼燒減量1000℃ %Lgnition loss 5-6PH值PH value 6.5-7.5BET比表面積m2/gBET apeciflc surface area ≥200DBP吸收值cm3/gDBP absorptlon value ≥2.6SiO2% ≥98.0%平均粒徑μmaverage particle 5▲二氧化硅YH-205化學性質(zhì): 沉淀法二氧化硅一般性質(zhì): 此產(chǎn)品具有高的比面積和吸油值,能部分替代氣相法白炭黑用于硅橡膠制品,使得產(chǎn)品具有很好的拉伸強度和耐磨性,而且制品的通明性好,拉伸不返白不變型。
另可用于涂料、油墨、飼料、農(nóng)藥、洗衣粉行業(yè)。應用范圍: 高級透明橡膠制品、涂料、油墨、造紙……項目Ltem 數(shù)值valuc形態(tài)from 超細微粉狀Super small powder加熱減量105℃ 2h %Loss on drying 4.0-8.0灼燒減量1000℃ %Lgnition loss ≤7.0PH值PH value 6.5-7.5BET比表面積m2/gBET apeciflc surface area 210-250DBP吸收值cm3/gDBP absorptlon value 2.3-3.4SiO2% ≥98.0%Na2SiO4% ≤0.5Fe(mg/kg) ≤160平均粒徑μmaverage particle 3-8 氣相法白炭黑常態(tài)下為白色無定形絮狀半透明固體膠狀納米粒子(粒徑小于100nm),無毒,有巨大的比表面積。
氣相法白炭黑全部是納米二氧化硅,產(chǎn)品純度可達99%,粒徑可達10~20nm;氣相白炭黑即氣相二氧化硅;關于氣相二氧化硅的標準可參考:GB/T 20020-2005《氣相二氧化硅》,下載地址: 。
原發(fā)布者:li那抹殘陽
m樣——試樣的質(zhì)量,g;
m1——灼燒后試樣的質(zhì)量,g。所得結(jié)果應表示至兩位小數(shù)。(5)允許差(6)討論:①驟加高溫會引起試樣中燒失量急速揮發(fā),造成試樣的飛濺損失,使分析結(jié)果有誤差;②灼燒后試樣吸水性很強,所以冷卻時間必須固定,稱量迅速,以免吸收空氣中的水分使結(jié)果偏低。?二氧化硅的測定(1)原理:硅的測定可利用重量法。將試樣與固體氯化銨混勻后,再加鹽酸分解,其中的硅成硅酸鹽凝膠沉淀下來,經(jīng)過濾、洗滌,在瓷坩堝中于950℃灼燒至恒重,稱量求其質(zhì)量,得到二氧化硅含量。本法測定結(jié)果約較標準法高0.2%左右。若改用鉑坩堝在1100℃灼燒恒重、經(jīng)氫氟酸處理后,測定結(jié)果與標準法結(jié)果誤差小于0.1%。(2)儀器試劑:馬弗爐、瓷坩堝、干燥器和坩堝鉗;NH4Cl(固),HCl(濃,6mol·dm-3,2mol·dm-3),HNO3(濃),AgNO3(0.1mol·dm-3)。(3)步驟:準確稱取0.4g試樣
(一)儀器與試劑 721A型分光光度計 SiO2標準液:0.1000克光譜純SiO2加NaOH 3克于噴燈上熔至暗紅。沸水浸取后移入500毫升量瓶,加水至刻度,搖勻。移入塑料瓶中儲存。 1毫升=200微克SiO2 顯色劑:5%鉬酸銨與2NHCI混合(1+1)。 還原劑:0.5克抗壞血酸溶于少量水,加硫酸(1+1)100毫升,臨時配用。 (二)條件試驗 1、試驗方法 取SiO2于200毫升量瓶中,加水至90毫升。加入酚酞1滴,用2NHCI中和至無色并過量5滴。然后加顯色劑10毫升及丙酮2.5毫升,搖勻。置35℃熱水中20分鐘,加還原劑20毫升并加水至刻度,搖勻。80分鐘后,再用水定容,搖勻。然后以水作參比,用0.5cm液池在650nm波長處測吸光度。 2、中和試驗與指示劑選擇 取SiO21000及2000微克,按試驗方法分別加酚酞、對硝基酚和定量加酸,然后顯色測吸光度。結(jié)果表明,酚酞吸光度恒定,無偏低現(xiàn)象。 3、穩(wěn)定劑的選擇 用乙醇作穩(wěn)定劑已有應用。但乙醇用量較大(至少10毫升),故改用丙酮。為此,取SiO22000微克按試驗方法分別作乙醇及丙酮以及穩(wěn)定時間的條件試驗。結(jié)果見表1。表1 穩(wěn)定劑的選擇丙酮(毫升)乙醇(毫升)不同時間(分)的吸光度2560901100.0 0.6850.6920.6930.6932.0 0.6900.6940.7020.7033.0 0.6890.7010.7040.7055.0 0.6890.6970.6990.6997.0 0.6610.6850.6940.69510.0 0.6600.6750.6830.683 7.00.6860.6950.6980.699 10.00.6940.7020.7040.705 20.00.6920.6980.7020.704 由表1可知,丙酮2—3毫升或乙醇10—20毫升吸光度最大。而丙酮大于3毫升后吸光度明顯下降,故用2.5毫升為宜。 4、穩(wěn)定劑對光吸收的影響 取SiO22000微克,分別加丙酮2.5毫升(Ⅰ)、丙酮及乙醇各2.5毫升(Ⅱ)、乙醇10毫升(Ⅲ)及不加穩(wěn)定劑(Ⅳ),按試驗方法顯色并作吸收曲線。結(jié)果表明,四種情況的峰位不變,但吸光度從Ⅰ—Ⅳ逐步降低??梢姳纫掖嫉脑雒糇饔寐詮?。 5、EDTA的影響 用含EDTA的溶液浸取溶塊可使吸光度恒定。0.1M EDTA在0.2毫升內(nèi),吸光度基本不變,大于1毫升后則急劇下降。故以少加或不加為宜。 6、差示(工作)曲線 圖1所示為六個不同濃度的參比所作的差示曲線。由圖可見,每條曲線的線性關系良好。 (三)礦石分析 1、操作手續(xù) 稱樣0.1000克于鎳坩堝中,以NaOH2.5克同標準一樣熔融。浸提后,加鹽酸(1+1)15毫升,煮沸。冷后移入200毫升量瓶,加水至刻度,搖勻。分取10毫升于200毫升量瓶中,加水80毫升以顯色劑10毫升,按試驗辦法顯色。以SiO2含量稍低于樣品之標準作參比,用0.2cm液池測吸光度。工作曲線的顯色與試驗方法相同。 2、標樣分析結(jié)果表2 標準礦樣分析結(jié)果編號本法SiO2%標樣SiO2%絕對誤差%硅酸巖169.2068.83+0.37266.4066.26+0.14368.0068.38-0.38467.6067.47+0.13519.8019.49+0.31644.0044.39-0.39954.2054.11+0.091068.6068.80-0.20鋁土礦141.4041.58-0.18224.4024.12+0.28礦渣水泥18.2018.35-0.15 見表2,按地質(zhì)部標準,均在允許范圍(絕對誤差0.5%—0.7%)內(nèi),且無系統(tǒng)誤差。試驗表明,在堿性濾液中測硅易偏低,放置24小時再測,結(jié)果更低。
1.分析方法:重量法
2. 儀器:
鉑坩堝:30~50mL
天平:1/10000
電爐
調(diào)壓器
馬福爐
3. 分析步驟
在干燥瓶已稱好恒重的鉑坩堝中稱取1克左右的樣品,加入約1 mL的濃硫酸,靜置反應一段時間,待反應時放出的熱度降低(約5分鐘以上)將鉑堝置于放有石棉網(wǎng)的電爐上,于160V電壓下半蓋著加熱,觀察內(nèi)溶物基本蒸干可調(diào)低電壓,直至無白煙冒出(約2小時),再移入馬福爐中,在600℃下烘2小時后停止加熱,待自然降溫約300℃,將坩堝移至潔凈干燥器內(nèi),自然冷卻至室溫,稱重。
4.計算
G1-G2
SiO2%= ·100
G
28
Si%= ·SiO2%
60
式中:G——樣品重
G1——烘后殘渣坩堝重
G2——空坩堝重
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