硅酸盐中二氧化硅含量的测定方法概述

白　茹

辽宁地质工程职业学院环境与生态系

硅酸盐中二氧化硅含量的测定方法概述

白茹

辽宁地质工程职业学院环境与生态系

二氧化硅含量是硅酸盐分析常最基本指标，国家标准及其他检测方法有多种，各种测定方法有其各自特点和适用范围，本文对几种常用测定方法的基本原理、注意事项、使用范围等进行简单概述。

二氧化硅含量；测定方法；硅酸盐

硅酸盐分布极广，种类繁多，约占矿物总类的1/4，构成地壳总量的80%，存在于所有的岩石和矿物中，尤其对于某些特殊的矿种来说，硅含量的高低直接影响矿物品质，对于矿物的综合评价，一般都需要测定二氧化硅含量。硅酸盐中二氧化硅测定方法较多，有重量法，滴定法，光度法等。每种方法又包含不同的方法，都有其适用范围和注意事项，能否选择合适的方法直接影响测试时间和结果准确度。为方便广大实验室使用，下面介绍几种二氧化硅含量的测定方法：

1、重量法

测定SiO2的重量法主要有HF挥发重量法和硅酸脱水灼烧重量法两类。

HF挥发重量法是将试样置于铂坩埚中经灼烧至恒重后，加H2F2+H2SO4（或H2F2+HNO3）处理后，再灼烧至恒重，差减计算SiO2的含量。该法只适用于较纯的石英样品中SiO2的测定，无实用意义。

硅酸脱水灼烧重量法则在经典和快速分析中得到广泛的应用。其中两次盐酸蒸干脱水重量法测定高、中含量SiO2的最精确的、经典的方法；采用动物胶、聚环氧乙烷、十六烷基三甲基溴化铵等凝聚硅胶体的快速重量法是长期应用于例行分析的快速分析方法。下面重点介绍两次盐酸蒸干脱水重量法和动物胶凝聚硅酸的重量法。

（1）盐酸蒸干脱水重量法

试样用Na2CO或者NaOH熔融，用水提取，HCl酸化后，相当量的H2SiO3以水溶胶状态存在于溶液中。当加入浓HCl时，一部分水溶胶转变为水凝胶析出。为了使其全部析出，一般将溶液蒸干脱水，并在105—110℃下烘干1.5—2h。再将蒸干破坏了胶体水化外壳而脱水的H2SiO3干渣，用弄HCl润湿，并放置5—10min，使蒸发过程中形成的铁、铝等的碱式盐和氢氧化物与HCl反应，转变为可溶性盐类而全部溶解，过滤，将H2SiO3分离出来。所得H2SiO3沉淀经洗净后，连同滤纸一起放入铂坩埚内。置高温炉，逐步升温，使其干燥并使滤纸碳化、灰化，再升温至1000℃灼烧1h，取出冷却称重即得SiO2质量。盐酸脱水重量法是测定SiO2的最经典方法，准确度很高，但是方法繁琐用时长，目前使用的不多。

（2）动物胶凝聚重量法

试样用NaOH/Na2O2熔融，盐酸浸取，蒸发至湿盐状，加入盐酸、用动物胶凝聚硅酸，后面的步骤同聚环氧乙烷凝聚重量法。

在日常的生产中，如果对二氧化硅的结果要求不足很高，氢氟酸、硫酸处理灼烧物和光度法测定残余的二氧化硅这些步骤可以省略，直接用灼烧后称量法计算二氧化硅的含量。需要注意的是，动物胶凝聚硅酸要求实验员的经验丰富，比如，加入动物胶后搅拌的操作很重要，同一方向连续搅拌，凝聚效果更好。凝聚酸度控制在8mol/L、温度70℃左右，凝聚后不易放置时间太长，容易使硅酸复溶。重量法理论上适用于任何含量的硅的测定，但是低含量的二氧化硅用重量法会加大误差，二氧化硅含量30%以上用本方法准确度更好。

2、滴定法

测定硅酸盐中SiO2的滴定分析方法都是间接测定方法。依据分离和滴定方法的不同分为氟硅酸钾容量法，硅钼酸喹啉法，氟硅酸钡法。其中氟硅酸钾容量法应用最广泛并且是国家标准中代用法，下面介绍氟硅酸钾容量法。

试样经苛性碱熔剂熔融后，加入HNO3使硅生成游离H2SiO3。在有过量的氟、钾离子存在的强酸性溶液中，时硅形成氟硅酸钾沉淀，经过滤、洗涤及中和残余酸后，加入沸水使氟硅酸钾沉淀沉淀水解生成等物质的量的HF，然后以酚酞为指示剂，用NaOH标准滴定溶液进行滴定，终点颜色为粉红色。氟硅酸钾容量法是测定样品中SiO2的间接滴定法。此法应用广泛，在国家标准GB/T176-1996中被列入的代用法。

3、光度法

硅的光度分析方法中，包括可见分光光度法和原子吸收分光光度法。可见分光光度法，以硅钼杂多酸光度法应用最广，不仅可以用重量法测定SiO2后的滤液中的硅，而且采用少分取试液的方法或用全差示光度法可以直接测定硅酸盐样品中高含量的SiO2含量。包括硅钼黄光度法和硅钼蓝光度法，下面介绍硅钼杂多酸光度法。

试样用试样用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的酸性介质中，硅酸与钼酸生成黄色的硅钼杂多酸，在波长350nm处测定其吸光度，在工作曲线上求得硅含量，此法即为硅钼黄光度法；若在3.0-3.8mol/L的酸性介质中，用还原剂进一步将其还原成蓝色硅钼杂多酸（硅钼蓝），在650nm处测定其吸光度，在工作曲线上求得硅含量，此为硅钼蓝光度法。

硅钼黄测定二氧化硅含量在20%左右也可以达到很高的准确度，但是，硅钼黄光度法对于显色酸度、温度、时间要求更严格，否则得不到准确的测定值；硅钼蓝光度法测定二氧化硅的含量范围在0.1%-5%左右，硅钼蓝光度法更稳定，更灵敏。

4、结论

在对硅酸盐中二氧化硅进行测定时，应该根据二氧化硅含量不同，选择合适的测定方法。当二氧化硅含量在5%以下时，适合用硅钼蓝比色法，当二氧化硅含量在5%-20%范围内，可以用硅钼黄比色法和氟硅酸钾容量法；当二氧化硅含量在20%-96%范围内，适合用重量法和氟硅酸钾容量法，当二氧化硅含量在在80%以上的，适合用重量法；若测定纯二氧化硅含量可用HF直接挥发法。

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