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(cè)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(cè)方法有多種，各種測(cè)定方法有其各自特點(diǎn)和適用范圍，本文對(duì)幾種常用測(cè)定方法的基本原理、注意事項(xiàng)、使用范圍等進(jìn)行簡(jiǎn)單概述。

二氧化硅含量；測(cè)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(duì)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(duì)于礦物的綜合評(píng)價(jià)，一般都需要測(cè)定二氧化硅含量。硅酸鹽中二氧化硅測(cè)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(cè)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(cè)定方法：

1、重量法

測(cè)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(cè)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(cè)定高、中含量SiO2的最精確的、經(jīng)典的方法；采用動(dòng)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(zhǎng)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(dòng)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(cè)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(zhǎng)，目前使用的不多。

（2）動(dòng)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(dòng)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(duì)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(cè)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(dòng)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(dòng)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(zhǎng)，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(cè)定，但是低含量的二氧化硅用重量法會(huì)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(cè)定硅酸鹽中SiO2的滴定分析方法都是間接測(cè)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(cè)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。可見分光光度法，以硅鉬雜多酸光度法應(yīng)用最廣，不僅可以用重量法測(cè)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(cè)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(zhǎng)350nm處測(cè)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(cè)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(cè)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(duì)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(cè)定值；硅鉬藍(lán)光度法測(cè)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(duì)硅酸鹽中二氧化硅進(jìn)行測(cè)定時(shí)，應(yīng)該根據(jù)二氧化硅含量不同，選擇合適的測(cè)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(cè)定純二氧化硅含量可用HF直接揮發(fā)法。

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