微波消解_氟硅酸钾滴定法测定硅酸盐中硅的含量

CAI H ong w ei
* 1, 2
, WA NG Zhi hua , W ANG Qin hua , H U Ji ming
2
3
1
( 1 Colleg e of Chemist ry and M olecular Sciences, W uhan U niver sity, Wuhan 430072 , China; 2 School of Sciences, Wuhan U niv ersity of T echno lo gy , W uhan 430070 , China; 3 Shanghai Sineo M icro wav e Chemistr y T echno lo gy Co L td , Shanghai 200032 , China)
蔡宏伟
* 1, 2
, 王志花 , 王勤华 , 胡继明
200032)
2
3
1
( 1 武汉大学化学与分子 科学学院 , 湖北武汉
430072; 2 武汉理工大学理学院 , 湖北武汉
430070;
3 上海新仪微波化学科技有限公司 , 上海
摘
要: 以硅酸盐样品为对象开展硅酸盐样品的微波消解技术研究, 并采用氟硅酸钾法测定其
参考文献:
[ 1] 岩石矿物分析编写 组 岩石 矿物分 析 , 第一分 册 ( 第 北京 : 三版 ) [ M ] 北京 : 地质出版社 , 1991 25- 80 [ 2] 金钦汉 , 戴树珊 , 黄卡玛 , 等 微波化学 [ M ] 科学出版社 , 2001 151- 166 [ 3] Swam i K, Judd C D, O rsini J, et al M icr ow ave as sisted digestio n o f atmospher ic aero so l samples fo l lo wed by inductively co upled plasma mass spectr ome try deter mination of trace elements [ J ] . Fr esenius J A na l. Chem , 2001, 369( 4) : 63- 70 [ 4] Sandr oni V , Sm ith C M M , Do no van A M icr owav e digestion of sediment, so ils and ur ban pa rticulate mat ter fo r trace metal analysis [ J] ( 2) : 715- 723 T alanta, 2003, 60
2+ -
n = 5 , w/ %
相对标准 偏差 ( % ) R SD 0 14 0 12 0 23 0 13 0 17
4
结论
采用微波消解技术消解硅酸盐样品, 消解时 间共计 5 m in, 远低 于传 统高 温 碱熔 法耗 时 20 min 以上的分解时间, 改善了操作条件。此外微 波消解所得溶出体系为液相, 避免了浸取过程, 亦 相应加快了样品处理时间。但由于溶液中含有大 量 F - , 因而不能再进行硅酸盐样品中其他常量元 素如铁、 铝、 钙、 镁等的测定, 此为该法的不足。
66 26
66 25
0 12
3
样品分析
用该法测定 5 种实际样品中 SiO2 含量, 并与 78
等离子体发射光谱 同时测定 煤灰中 的 14 种元素 [ J] 分析化 学 ( Chinese Journal of A na lyt ical Chemist ry ) , 2003, 31( 11) : 493- 494
中的 SiO2 含量。 微波消解溶剂为 H NO3 和 H F 混合酸, 其加入量分别为 5 mL 和 2 mL , 消解 压力为 1 0 M P a 和 2 0 MP a, 消解时间分别为 1 m in 和 4 min, 共计 5 min, 远小于常规高温熔 融分解的时间。 砂岩 、 粘土、 高岭土 、 长石等 4 种硅酸盐标准物质 SiO 2 含量测定结果与认定值 相符 , 且相对标准偏差 ( RSD) 分别为 0 12% , 0 22% , 0 13% , 0 12% ; 5 种实际样品的测定结 果也与传统方法一致 , 可用于硅酸盐样品 SiO 2 含量的快速测定。 关键词: 微波消解; 硅酸盐 ; SiO 2 ; 滴定法
Abstract: M icr ow av e dig est io n met hod w as st udied in t he det erminat ion of SiO2 in silicat e by K 2 SiF6 tit rat ion T he mix t ure of 5 m L of H NO3 and 2 m L o f H F w er e chosen as microw ave decom po sing rea g ent T he digest ion pressure w as 1 0 M Pa and 2 0 MP a, and the digest ion t ime w as 1 min and 4 min, to tally 5 min, f ar less than t hat of ro ut ine high t em perat ure melt ing met ho d T he det erminat ion re sults o f SiO2 in f our silicat e standard samples including sandst one, br ick clay , kaoline and f eldspar w ere in agreem ent w it h t he cert ified v alues, g iving the relat ive st andard deviat ions of 0 12% , 0 22% , 0 13% , and 0 12% respect ively T he det erminat ion r esult s of five real sam ples coincided w ith t ho se of co nv ent io nal method It can be used t o t he rapid det er minat ion of SiO 2 in silicat e samples Key words: micro w av e digest ion, silicat e, silicon dioxide; t itr im et ric met hod
第 27 卷第 10 期 2007 年 10 月
冶 金 分 析 M etallur gical A nalysis
V ol. 27, N o. 10 O ct ob er, 2007
文章编号 : 1000- 7571( 2007) 10- 0077- 03
微波消解- 氟硅酸钾滴定法测定 硅酸盐中硅的含量
中图分类号 : O 655 2 文献标识码 : A
硅酸盐样品化学性质稳定且种类繁多 , 一般 采用高温碱熔法
[ 1]
H F( 优级纯 ) 。 其他试剂为分析纯, 水为二次蒸馏水。 1 2 实验方法 准确称取 0 100 0 g 试样于 T eflon 消解罐
分解样品。但该法容易浸蚀坩
埚材料、 耗电且操作繁琐冗长 , 从而严重制约了硅 酸盐样品的分析测试速度和效率。采用微波消解 技术[ 2] 并利用 AAS, ICP AES 等现代分析仪器测 定二氧化硅含量的方法已有报道
表2 Table 2 标准物质中 SiO2 含量测定结果 Analytical results of silicon dioxide in certif ied samples
样品 Sample 硅质砂岩 Sili ceous sands ton e G BW 03114 粘土 Cl ay G BW 03101 高岭土 K aol ine G BW 03121 钾长石 Potash f el dspar G BW 03116 49 98 50 01 0 22 89 59 89 58 0 12
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第 27 卷第 10 期 2007 年 10 月
冶 金 分 析 M etallur gical A nalysis
V ol. 27, N o. 10 O ct ob er, 2007
2
2 1
结果与讨论
消解溶剂的选择 分别以 H Cl, H NO3 , H Cl 和 H F 混 合 酸,
传统高温碱熔法相比较, 结果见表 3, 本法的测定 结果与传统方法( 高温碱融法 ) 结果相一致。
[ 3- 6]
中, 加入 5 mL H NO3 和 2 mL H F, 摇匀, 上紧消 解罐 , 放入微波设备中, 按表 1 所示的条件微波消 解。取出冷却 , 转移至 300 m L 塑料烧杯中 , 用水 洗涤 4~ 5 遍, 控制体积在 30 mL 左右; 加入 2 g 左右固体 KCl, 搅拌并压碎颗粒, 直至 KCl 饱和。 静置约 5 min, 用快速滤纸过滤 , 将沉淀转移至滤 纸上 , 用氯化钾溶液洗涤塑料杯 2 次, 然后将滤纸 连同沉淀置 于原塑 料杯中 , 加 10 m L 氯 化钾溶 液, 10 滴酚酞指示剂, 用 NaOH 标准溶液中和至 酚酞呈红色。向塑料杯中加入 200 m L 沸水, 以 NaOH 标准溶液滴定至微红色即为终点。
1
1 1
实验部分
主要仪器和试剂
MDS 2003A 型自动变频控制微波消解装置 ( 上海新仪微波化学科技有限公司 ) 。 氯化钾溶液: 50 g/ L 乙醇溶液 ; 氢氧化钠标 准溶液: 0 15 m ol/ L ; 酚酞溶液 : 10 g/ L; H N O3 ,
收稿日期 : 2006- 02- 20 作者简介 : 蔡宏伟 ( 1965- ) , 男 , 副教授 , 主要研究方向为分析测试技术 , T el: 027- 87651773, E mail: caihong wei@ w hut. edu. cn 。
n = 6 , w/ %
认定值 测定值 相对标准偏差 ( % ) Cert ified Found R SD
54 55
54 60
0 13
[ 5] P ig nalosa G , Cabr era N, M o llo A, et al Silico n de termination in P ort land cement by fluor ideg ener atio n, using flame atomic abso rptionspectr ometr y [ J] Spec tro chimica Acta: Par t B, 2001, 56( 7) : 1995- 1999 [ 6] 刘晶 , 郑楚 光 , 贾小红 , 等 微 波消解和电感耦合
表 3 硅酸盐样品中 SiO2 含量测定结果 Table 3 Analytical results of silicon dioxide in silicate samples
测定值 Found 样品 Sample 砂岩 Sandst one 粘土 Cl ay 高岭土 K aoline 钠长石 Al bit e 钾长石 Potash i f el dspar 高温碱融法 High t em perat ure alkali fu sion 78 72 61 21 47 23 67 62 65 59 本法 Th is met hod 78 75 61 26 47 22 67 54 65 86
表1 消解步骤 Step 1 2 微波消解程序 Table 1 Microwave digestion procedure 功率 ( W ) Pow er 600 800 压力 ( M P a) Pressure 1 0 2 0 时间 ( min) T ime 1 4
, 但由于硅
酸盐样品中二氧化硅含量较高, 这些分析仪器测 定的准确度不能满足实际工业生产的要求 , 因此 很有必要开展硅酸盐样品的微波消解技术研究, 以快速测定硅酸盐样 品二氧化硅含 量。本文以 H NO3 和 H F 混合酸为微波消解溶剂, 微波消解 硅酸盐样品后再采用快速准确的氟硅酸钾法测定 其中二氧化硅含量 , 方法对 5 种实际硅酸盐样品 的测定结果与传统方法的结果相一致。
第 27 卷第 10 期 2007 年 10 月
蔡宏伟等 : 微波消解 - 氟硅酸钾滴定法测定硅酸盐中硅的含量
V ol. 2Baidu Nhomakorabea, N o. 10 O ct ober, 2007
Determination of silicon in silicate by K2 SiF6 titration with microwave digestion
H NO3 和 H F 混合酸为消解溶剂对粘土和长石 2 种样品进 行微 波消 解。试 验 结果 表明 , H Cl 和 H F 混合酸、 H NO 3 和 H F 混合酸都 可以得到澄 清透明的溶液, 本文选择 H NO 3 和 H F 混合酸作 为消解溶剂。 2 2 试样称取量和溶剂加入量 试样称取量越多 , 加入的消解溶剂越多。为 便于 K 2 SiF6 沉淀条件一致, 对 0 100 0 g 左右试 样, 加入 H NO 3 和 H F 量分别为 5 mL 和 2 mL 。 2 3 K2 SiF6 沉淀条件控制 由于消解溶剂中加入了 H NO 3 和 H F, 提供 了足量的 H 和 F , 故控制溶液体积在 30 mL 左 右时 , 无需再外加 H NO3 和 KF 。固体 KCl 仍需 加到饱和状态。此外 , 由于微波消解后样品中的 Si 以 SiF6 形式存在 , 当加入 KCl 至饱 和状态, 可以快速生成 K 2 SiF6 沉淀 , K 2 SiF 6 沉淀的陈化 时间可适当缩短, 试验结果表明放置 5 m in 以上 即可。 2 4 标准物质中 SiO2 含量测定 采用上述消解条件, 按实验方法测定硅质砂 岩、 粘土、 高岭土和钾长石等 4 种硅酸盐标准物质 中的 SiO2 含量, 结果见表 2。