示差法测定氧化铝、氢氧化铝的二氧化硅

示差法测定氧化铝、氢氧化铝中的二氧化硅
马李珍胡娟贺婕郭东峰
（中州铝厂河南焦作454174）
摘要：本文采用示差法对氧化铝、氢氧化铝中的高含量硅进行了分析，其结果与生产用法分析结果一致，克服了生产用法测量高含量组分误差大的缺点，提高了高浓度溶液光度法的测量准确度，且在应用中减少了分取、稀释等操作手续。

关键词：氧化铝氢氧化铝示差法分析
氢氧化铝及其焙烧产物氧化铝已广泛应用于化学工业、单晶、耐用火材料、生物工程等诸多领域，这些非冶金级产品达300多种[1]。

由于氧化铝及氢氧化铝在生产过程中，经过一系列的工艺流程，不可避免的使产品中进入硅、铁、钠等杂质，所以在产品分析中，要进行杂质硅等元素的分析。

生产分析中，氧化铝中的二氧化硅的测定采用硅钼蓝比色法进行分析，对于高硅含量的氧化铝及氢氧化铝中的二氧化硅分析采用分取、稀释等一系列手续，操作程序较多，容易出现误差。

为此，本文采用了示差法测定高硅含量的氧化铝及氢氧化铝中的二氧化硅，并且与生产用法进行了比较，结果相近，且操作过程简单。

1、试验方法
1．1 试剂与仪器
硼酸：固体优级纯
无水碳酸钠：固体优级纯
10%钼酸铵溶液
硫酸—草酸—硫酸亚铁铵混合液
每毫升含0.025毫克标准溶液：将光谱纯二氧化硅研磨成粉状，并在10000C灼烧一个半小时，在硫酸干燥器中冷却，称取0.2500克二氧化硅于铂坩埚中,加3克无水碳酸钠搅拌均匀，上面覆盖1克碳酸钠，在900～10000C熔融至透明（约10分钟）取出，冷却后，加入沸水至全部覆盖融块，加热至溶液澄清，倒入1升容量瓶中，洗净坩埚，冷却后稀释至刻度，混匀。

倒入塑料瓶中，密封保存。

使用时，取此溶液100毫升稀释至1升，混匀。

介质溶液：将2.646克含硅和铁各不大于0.002～0.003%的高纯铝放于烧杯中，在加热下用比重1.19的盐酸溶液溶解，将溶液蒸发至干涸，用水溶解成溶液。

另外，再称17克碳酸钠、8克硼酸于另一烧杯中，加3M盐酸180毫升，使其溶解，将两种溶液倒入同一个500毫升容量瓶中，用水冲至刻度，混匀，备用。

100毫升、500毫升容量瓶（经常使用的）
坩埚：铂金坩埚（30毫升）
DT—100分析天平北京光学仪器厂
722光栅分光光度计上海第三仪器厂分析方法
1．2 分析方法
1．2．1 示差法
称取含高硅氧化铝0.5000克（氢氧化铝0.7648克）于已称有0.8克硼酸、1.7
克无水碳酸钠的30毫升铂坩埚中，混合均匀，移入高温炉中，先在8000C以下，待反应微弱后，再在9500C熔融10～15分钟（与此同时进行空白试验，空白熔融5分钟），取出冷却。

然后将坩埚置于电炉上（垫耐火板），小心加入沸水至覆盖熔块，加热浸出，待熔块完全溶解后，趁热将溶液经漏斗倒入已加有28毫升、3M 盐酸的100毫升容量瓶中（空白瓶中加18毫升HCl，冷却后再倒入），迅速振荡，至溶液完全澄清，冷却，稀至刻度，混匀。

用移液管移取50毫升溶液于另一个100毫升容量瓶中（剩余50毫升备用），用滴定管准确加入5毫升10%钼酸铵溶液，根据室温放置不同时间（室温15～200C放置15～20分钟；20～300C放置10～15分钟；高于300C放置5分钟），然后加入20毫升硫酸—草酸—硫酸亚铁铵混合液，振荡混匀，在722型光栅分光光度计上，波长810nm处，以滤光片作参比，测得其吸光度。

然后，根据标准曲线求得二氧化硅的含量。

1．2．2 生产用法
同1.2.1示差法中，取50ml备用试液，分别分取25ml试液于不同100ml容量瓶中，分别补加2ml 3M盐酸，然后再加入23ml去离子水，以下同示差法……以水为参比，测得其吸光度，求得的二氧化硅的量乘以2得出试样的含硅量。

2、讨论
2．1 玻璃仪器的影响
使用新的玻璃器皿会引起硅污染，因此，新的玻璃器皿要用重铬酸钾洗液清洗净。

在该分析中所使用的玻璃容量瓶都是分析中常用的。

2．2 试剂的纯度
分析中所用的盐酸是分析纯，无水碳酸钠、硼酸都是优级纯，所用的去离子水的空白吸光度要小于0.035。

2．3 分析过程中的反应机理
分析过程中，硼酸、无水碳酸钠熔剂与氧化铝在高温熔融时的反应如下：硼酸加热到1000C，失去一分子水生成偏硼酸HBO2；当试样达到1600C时，生成四硼酸H2B4O；当试样在6000C，脱水生成硼酐B2O3与碳酸钠生成四硼酸钠并放出二氧化碳；700～8000C时，硼酸钠与氧化铝各组分发生作用，在上述反应过程中，熔剂在坩埚中沸腾并均匀的附着在坩埚壁上，于9500C加热10～15分钟后，反应完全。

试样中各组分的阳离子生成硼酸盐，二氧化硅生成可熔性的硅酸盐[2]。

2．4 3M盐酸的加入量
熔融后为使抽取液的酸度恰为硅钼黄的发色酸度，所以盐酸的加入量要考虑到各组分与其反应的量。

首先，要考虑到碳酸钠形成氯化钠的耗酸量：Na2CO3+2HCl →2NaCl+H2O+CO2↑
1.7×1000
V1= =10.7(ml)
106/2×3
式中：V1——3M盐酸中和1.7克碳酸钠的体积，ml
1.7——碳酸钠的重量,克
106——碳酸钠的分子量
其次，考虑到氢氧化铝形成氯化铝的耗酸量：
Al（OH）3+3HCl→AlCl3+3H2O
3×0.7648×1000
V2= =9.8（ml）
78×3
式中：0.7648——氢氧化铝的重量，克
78——氢氧化铝的分子量
第三，考虑到将试样溶液酸化为0.24M时的耗酸量
因试样溶液抽取于100ml的容量瓶中，酸化后稀释至刻度，此时，酸度为
0.24M，需用酸量为：
V3=100×0.24/3=8ml
故在抽取液酸化时，应加入的总酸量为3M盐酸28ml。

2．5 标准曲线的绘制
2．5．1 生产用法中标准曲线的绘制
在一组100ml容量瓶中，分别加入25ml的介质溶液，再分别加入0、1、2…8ml 0.025mg/ml的二氧化硅标准液，加水至最终体积为50ml，混匀。

再分别加入5ml 10%的钼酸铵溶液,根据室温放置5～15分钟（同分析方法），分别加入20ml硫酸—草酸—硫酸亚铁铵混合液，振荡混匀，在722光栅分光光度计上，波长810nm处，以水作参比，分别测得其吸光度。

然后，根据吸光度和相应的二氧化硅的量制成标准曲线。

如下表（1）所示：
表中A——试样吸光度，A空——空白吸光度
表（1）曲线方程为：SiO2%=0.087(A-A空)+0.0006
2．5．2 示差法中标准曲线的绘制
在另一组100ml容量瓶中分别加入25ml介质溶液，再分别加入0、7、8、9、10、12、14、16ml 0.025mg/ml的二氧化硅标液,以下同2.5.1操作……然后，以滤光片为参比，分别测得其吸光度，其结果如表（2）：
表（2）曲线方程为：SiO2%=0.0876-0.0006
3、试样分析
3．1 用示差法和生产用法对不同的样品进行了分析，分析结果如表（3）所示。

由表（3）可以看出，示差法和生产用法所测得的硅含量相近。

3．2 精密度试验
我们对1#氧化铝、2#氧化铝、3#氧化铝进行了精密度试验，结果如表（4）所示。

表（3）不同分析方法二氧化硅的分析结果比较
表（4）精密度试验
4、结论
本文用示差法分析了氧化铝、氢氧化铝中的高含量硅，其结果和生产用法的分
析结果相近，具有简单快速的特点。

参考文献
[1] 氧化铝水合物的Na2O及其在煅烧过程中的行为罗玉长«轻金属» 1994.5.
[2] 联合法氧化铝生产编写组联合法生产氧化铝控制分析[M] 冶金工业出版社出版 1977.9.。