浅谈如何用硅钼蓝分光光度法准确测定煤灰中的二氧化硅

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　　 [摘 要] 介绍了用硅钼蓝分光光度法测定二氧化硅时结果偏差的几个常见问题及其解决办法。
　　[关键词] 标准储备液 质量 温度 速度
　　
　　1.前言
　　煤质分析中灰成分分析是较为复杂、烦琐的一个项目。煤灰成分主要以二氧化硅和三氧化二铝为主，二者占煤灰的70％～80％以上；由于二氧化硅所占比例较大，对灰成分含量的计算影响也很大。由于受影响因素较多，新做此项目的化验人员感到很难掌握。
　　2.测定原理
　　在乙醇存在的条件下，于0.1mol/L盐酸介质中 ，正硅酸与钼酸生成稳定的硅钼黄；提高酸度至2.0mol/L以上，以抗坏血酸还原硅钼黄为硅钼蓝，采用比色法测定二氧化硅含量。
　　3.影响因素
　　3.1 二氧化硅标准储备液对工作曲线的影响
　　在制备1mg/mL的二氧化硅标准储备液时，先准确称取光谱纯的二氧化硅0.5000g放入银坩埚中；加几滴乙醇湿润，加氢氧化钠4g，加盖；放入马弗炉中。由室温缓慢升至650℃~700℃，灼烧15~20min，取出坩埚，迅速冷却，平放于250mL塑料杯中；加沸水约150mL，盖上表面皿，待剧烈反应停止后，洗净坩埚和盖。实际操作中，清洗坩埚时，一般先用1+1的盐酸洗，然后再用热的蒸馏水冲洗。这样洗出的坩埚洁白、光亮，非常干净。但是，由于存在少量盐酸，一部分硅酸有可能会逐渐聚合起来。这部分聚合的硅酸不能进一步参加反应，测出的吸光度容易偏低，导致绘出的工作曲线偏低。通过清洗坩埚时加1+1盐酸与不加盐酸清洗坩埚所测出的吸光度对照数据如表1所示。
　　由表1可以看出，随二氧化硅含量增加，吸光度的差值越来越大，所绘出的工作曲线差别也大，容易造成二氧化硅含量偏低。所以，在制备二氧化硅标准工作液时，不能用1+1的盐酸清洗坩埚，应将标准工作液保存在碱性介质中。
　　3.2 储备液中氢氧化钠的量对二氧化硅的影响
　　用半微量法做储备液时，在30mL银坩埚中称取灰样，用几滴乙醇湿润，再加氢氧化钠2g。由于氢氧化钠在空气中特别容易吸水，想称取2g氢氧化钠不太容易。根据多年经验，在天平托盘上放两张滤纸，在滤纸上称取。如果滤纸因沾了一些氢氧化钠而称不准时可以随时更换滤纸；称取氢氧化钠时速度要快，尽量称取片状的氢氧化钠，少称粉状的，以免滤纸上沾的太多而无法全部移到银坩埚中，从而导致平行样的二氧化硅含量超差。
　　3.3 温度对测定二氧化硅的影响
　　硅钼蓝分光光度法测定二氧化硅的第一个步骤是在100mL容量瓶中，吸取储备液5mL，加乙醇8mL，水约20mL及5%钼酸铵5mL，摇匀；在20℃~30℃下放置20min。这是形成β-硅钼黄的主要条件之一。实验证明，由于初春、冬季气温较低，往往形成β-硅钼黄的室温达不到20℃，即使放置时间延长30~40min，测出的二氧化硅含量也经常偏低。我们采取加水约20mL时，就加25℃~35℃的温蒸馏水方法以提高容量瓶内溶液的温度，再放置20min。盐酸与抗坏血酸加入容量瓶中摇匀后，用水稀释至100mL刻度时，所加的蒸馏水也需用25℃~35℃的蒸馏水。这样测出的二氧化硅含量不会偏低；室温较低时加温水与加冷水测出二氧化硅含量的对照见表2。
　　由表2可以看出，在室温低于20℃的情况下，加蒸馏水，随二氧化硅含量增高，差值偏大。
　　3.4 储备液中加盐酸的速度对二氧化硅的影响
　　做储备液时，国标中明确规定，在不断搅拌下，迅速加入20mL盐酸。这是测定二氧化硅的关键。用钼蓝法测定二氧化硅时，只有单分子硅酸能与钼酸盐生成黄色硅钼杂多酸，并能进一步还原成硅钼蓝。如果加20mL盐酸速度过慢，硅酸在酸性溶液中能逐渐聚合起来，形成多种聚合状态的硅酸，不能与钼酸盐生成黄色硅钼杂多酸。因此，为防止硅酸聚合，可将灰样用碱熔后，用水浸出，加大溶液体积；在不断搅拌下，将酸迅速一次倒入进行酸化，即可得到单分子硅酸溶液。
　　4.结论
　　配置储备液时加蒸馏水的温度和加酸的速度是影响煤灰中二氧化硅含量准确度的主要因素。实验时应适当提高水温和加快倒入盐酸的速度，充分搅匀、摇匀，并注意细节处理，才能使得到的结果真实、准确。

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