二氧化硅标液的制备方法

2020/10/26 11:48:35

概述[1]

二氧化硅标准溶液是按照一定比例配置的溶液,其可用于有关物质的测定。

制备方法[2]

方法一:

称取0.1000g预先经1000℃±20℃灼烧1h左右的二氧化硅,置于铂坩埚中,加4g无水碳酸钠,在1000℃±20℃熔融15min,用热水浸取,冷却后移入1000ml容量瓶中,用水稀释至标线,摇匀,移入塑料瓶中保存。此溶液为密度ρ=100.0μg/ml。

方法二:

由电阻大于100兆欧的纯水100ml,化学纯的氢氧化钠(NaOH≥97%)0.31克硅含量大于98%、细度为200目的硅粉14克,分二次加入,间隔30分钟,在带有回流装置的反应器内,常压下,85℃±2℃反应4小时,减压过滤后检测二氧化硅标液浓度为24%,氢氧化钠浓度为0.36%。

本方法的目的可以通过以下措施来达到:省却“活化”过程,直接将粉磨、筛选好的硅粉经过4~6小时时间缓缓加入带有搅拌的反应器中,反应器中的溶解介质为蒸馏水,其电阻值为100~500兆欧,使用氢氧化钠(试剂级)或氢氧化钾、氢氧化锂为催化剂,加量为硅粉加量的0.5%~12%,反应温度为60~97℃度,反应时间为4~6小时,反应完成后经过滤、脱色,产物浓度即达到25%~28%。

硅粉在碱性溶液中的反应过程可以认为是一个催化裂化过程,反应过程按Si+OH-→SiO2+H2O+H2↑进行,在OH-存在下。Si与溶液中的O-2结合成SiO2分子,由于反应过程中有水和气体生成,所以在适当的温度、压力及搅拌等条件下,反应可以顺利进行,直至反应完成到动态平衡为止。反应过程按上述过程进行,而不是按Si+OH-→SiO-23+H2O+H2↑过程进行。因为在添加反应物时,可以提供OH-的反应物添加量远未达到足以生成SiO-23的程度,含有SiO-23的溶液具有较高的粘度,而按Si+OH-→SiO2+H2O+H2↑过程完成的反应液粘度几乎没有增加。

催化剂选择氢氧化钠或氢氧化钾、氢氧化锂要比氢氧化铵更易于控制反应过程,且添加量少,这使得产品成本低,又由于氢氧化铵属于弱碱,而氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂属于强碱,故在提供OH-方面,氨碱远不如钠钾等强碱。所以,选择用氨碱时,就必须预先对硅粉进行“活化”处理才能进行下一步的催化过程。由于使用强碱作催化剂,使得反应完成的更彻底。达到化学平衡时完成液的浓度就较高。这就是本制备过程不经浓缩,产物浓度就可达到20%以上的原因。

方法三:

二氧化硅标准贮存溶液:称取0.5000g预先在100℃灼烧2h并冷至室温的二氧化硅(99.99%)置于铂坩埚中,加5g无水碳酸钠,盖上坩埚盖并稍留缝隙,置于1000℃高温炉中熔融5-10min,取出,冷却。置于盛有300ml沸水聚四氟乙烯烧杯中,低温加热浸出熔块至溶液清亮,用热水洗出坩埚及盖,冷却运载室温。移入500ml容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀,贮于塑料瓶中,此溶液1ml含1mg二氧化硅。

二氧化硅标准溶液:移取50.00ml二氧化硅标准贮存溶液,置于500ml容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀,贮于塑料瓶中。此溶液1ml含1μg二氧化硅。

方法四:

试剂和标准液的配制

1.试剂的配制

试剂必须采用无硅水配制,以保证仪器测量的精确度,所需化学药品(分析纯):

钼 酸 铵:  (NH4)6 MO7O24·4H2O

草酸:  C2H2O4·2H2O

浓 硫 酸:  H2SO4

硫酸亚铁铵:Fe(NH4)2·(SO4)2·6H2O

配制方法:

①试剂0(R0):

取84ml 98%浓硫酸,缓慢倒入800ml无硅水中,冷却到室温,然后慢慢加入无硅水,最后定容至1L。

②试剂1(R1):

称取100g钼酸铵,溶入800ml无硅水中,然后定容至1L。

③试剂2(R2):

称取80g草酸,溶入800ml无硅水中,然后定容至1L,装入试剂桶R2中。

④试剂3(R3):

先取12ml 98%浓硫酸,缓慢倒入800ml无硅水中,冷却至室温,然后再称取12g硫酸亚铁铵,溶入上述水中,最后定容至1L,装入试剂桶R3中。

⑤使用时将R0和R1按 1:1比例混合均匀合,装入试剂桶R1中。

2.标准液的配制

标准液必须采用无硅水配制,所用化学药品为(分析纯):

氟硅酸钠(Na2SiF6)或 硅酸钠(Na2SiO3.9H2O)

① 1000mg/L  SiO2 储备液的配制:

准确称取氟硅酸钠(Na2SiF6)3.130g 或硅酸钠(Na2SiO3.9H2O)4.730g,溶于少量无硅水中,并定容至1L。

② 100mg/ L  SiO2工作液的配制:

量取适量1000mg/L  SiO2储备液,用无硅水稀释至10倍。

③ 根据测量范围,用户选定合适浓度的标1和标2,将工作液用无硅水稀释至相应浓度。

举例说明:

A、20ug/L标准溶液配置:

1.  将1ml的100 mg/L放入1000毫升定量瓶中,然后加无硅水至1000毫升刻度,搅拌均匀,该标准溶液为100ug/L二氧化硅标定液。

2.  将100ml的100ug/L放入500毫升定量瓶中,然后加无硅水至500毫升刻度,搅拌均匀,该标准溶液为20ug/L二氧化硅标定液。

    20ug/L   500ml  =100ug/L  100mL  +   无硅水 400mL

B、40ug/L标准溶液配置:

1.  将1ml的100 mg/L放入1000毫升定量瓶中,然后加无硅水至1000毫升刻度,搅拌均匀,该标准溶液为100ug/L二氧化硅标定液。

2.  将100ml的100ug/L放入250毫升定量瓶中,然后加无硅水至250毫升刻度,搅拌均匀,该标准溶液为40ug/L二氧化硅标定液。

40ug/L   250ml  =100ug/L  100mL  +   无硅水 150mL

主要参考资料

[1] 白静, 段嫚雷, 夏娃, & 丁敏. (2015). 二氧化硅标准溶液的配制及其不确定度评定. 2015年全国无机硅化物行业年会暨新常态行业发展研讨会.

[2] 黄萍, 左鸿毅, & 江秀智. (2010). 钼蓝分光光度法测定高铁铅锌精矿中二氧化硅. 湖南有色金属, 26(1), 59-62.

[3] 黄岚. . Icp-aes法测定碳酸盐岩中的二氧化硅. 中国石油和化工标准与质量, 38(22), 50-51+53.

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