利用氢氟酸分解氟硅酸钾容量法检测石英砂中二氧化硅含量的方法与流程

本发明涉及一种检测石英砂中二氧化硅含量的方法，尤其涉及一种利用氢氟酸分解氟硅酸钾容量法检测石英砂中二氧化硅含量的方法。

背景技术：

天然石英砂主要成份为二氧化硅，其二氧化硅含量在96％以上，因此在分析试样时为一般的酸所不溶解。在高含量的二氧化硅含量的检测领域中，传统的分析方法一般采用碱熔法或氢氟酸分解法，前者可用容量法测定，后者用重量法测定，但均需用高温炉进行熔样或灼烧试样，同时，需用到铂金坩埚或铂金皿，测定周期长，耗电高，对贵重金属坩埚的损耗程度严重，检测费用高，过程复杂；其结果是分析速度慢，准确度不高。

目前所采用的经典检测方法总结一下都有如下缺点：1、对于碱熔试样，由于用到马弗炉高温熔融，温度控制不好，容易出现试样溢出现象；2、熔融试样导出坩埚时，会出现试样导出不完全的可能；3、使用高温马弗炉及铂金坩埚(皿)，耗电高，检测时间长，对贵重金属坩埚的损耗程度严重，检测费用高，过程复杂；因此，用传统的分析方法分析试样，过程复杂，检测费用高，并且准确度不好控制。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种检测石英砂中二氧化硅含量的方法，通过采用氢氟酸分解试样，氟硅酸钾容量法测定。发明要点在于：石英砂中二氧化硅和氢氟酸在一定条件下能够构成一个动态平衡，若将溶液继续加热，氢氟酸和水逐渐蒸发，达到恒沸点116℃，恒沸组成为：氢氟酸10％，水54％，氟硅酸36％；此时，氟硅酸、氢氟酸、水能共处于溶液中，当溶液加热蒸发到恒沸点的三元体系中时，就是氟硅酸分解的临界点，再继续加热，氟硅酸便分解为四氟化硅逸出。为避免此种情况，在氢氟酸溶解二氧化硅的全过程中，保持溶液一定体积，温度控制在恒沸点以下是很有必要的。在整个试验过程中，试样溶解过程简单，检测结果准确度高。为达到上述目的，本发明提供了一种利用氢氟酸分解石英砂检测二氧化硅含量的方法含量的方法，其包括以下步骤：

a、称取已研细烘干试样0.1000～0.2000克(同时称取标准物质)盛于300ml聚四氟乙烯烧杯中。

b、加水5～10滴湿润试样，加氢氟酸10～20ml，置于控温电热板上。

c、控制电热板温度≤220℃，加热溶解试样，控制溶样时间35～50min，继续加热蒸发溶液，控制溶液体积3～7ml。

d、取下，冷却至室温，向聚四氟乙烯烧杯烧杯中加蒸馏水20～30ml，分析纯硝酸12～18ml，继续冷却至室温。

f、加分析纯固体氯化钾至溶液达到饱和，加15％氟化钾溶液13～18ml，充分搅拌，放置20～35min进行沉淀。

g、沉淀用快速滤纸，塑料漏斗过滤，以5％的氟化钾溶液和5％硝酸钾溶液等体积混和的溶液洗涤烧杯，滤纸，沉淀3～6次。

h、将滤纸及沉淀移入原聚四氟乙烯烧杯中，沿杯壁加5％的氟化钾溶液和5％硝酸钾溶液等体积混和的溶液8～12ml。

i、加1％酚酞指示剂2～4滴，滴加naoh标准溶液溶液(0.1500mol/l)中和沉淀及滤纸上余酸，捣碎滤纸，直至出现微红色。

j、加煮沸中和过的沸水160～220ml，搅拌，使沉淀水解，再加酚酞指示剂8～12滴，以0.1500mol/lnaoh标准溶液滴定至溶液呈微红色为终点。

k、滴定度的计算

具体为，根据标准物质溶液消耗氢氧化钠标准溶液的体积，计算出每1ml0.1500mol/l的氢氧化钠标准溶液所相当的二氧化硅的质量。将已处理好的试样溶液用氢氧化钠标准溶液滴定，根据消耗标准溶液体积计算试样中二氧化硅含量。

其在于分解石英砂时，加入6～8滴蒸馏水，加入分析纯氢氟酸13～18ml。

其在于分解石英砂时，加热温度控制为180℃～220℃，控制溶样时间为38～42min，控制溶液体4～6ml。

其在于分解石英砂时，加入蒸馏水22ml～30ml，分析纯硝酸的量为14ml～16ml。

其在于分解石英砂时，沉淀氟硅酸，加入氟化钾溶液14ml～16ml，放置25min～35min。

其在于分解石英砂时，处理、洗涤沉淀4～6次。

其在于分解石英砂时，保持适当的酸度和氟、钾离子的浓度，加入洗涤液氟化钾-硝酸钾溶液8～12ml。

其在于分解石英砂时，以热水溶解氟硅酸钾沉淀，加入煮沸中和过的沸水180～200ml，搅拌，再加入酚酞指示剂8～10滴。

本发明的关键点在于:1.严格控制溶样的酸用量，溶样温度，溶样时间，保留溶液体积；2.固体氯化钾的加入量；3.沉淀时间的控制；4.对于高含量二氧化硅(＞96％)的测定，检测结果稳定、准确度高、复现性好。

附图说明

图1为本发明利用氢氟酸分解氟硅酸钾容量法检测石英砂中二氧化硅含量的方法的流程图。

图2为本发明氢氟酸的用量与测得二氧化硅含量的关系图。

图3为本发明保留溶液体积与样品回收率的关系图。

图4为本发明样品分解时间与样品回收率的关系图。

图5为本发明沉淀时间与样品回收率的关系图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述。

一种利用氢氟酸分解氟硅酸钾容量法检测石英砂中二氧化硅含量的方法，具体步骤为：使用仪器0.1mg电子天平，控温电热板。使用试剂，本方法中所使用试剂均为分析纯，水为超纯水，然后选用石英砂有证标准物质，含量99.80％。

实施例1

利用氢氟酸分解氟硅酸钾容量法检测石英砂中二氧化硅含量的方法，其步骤(如图1)：

a、称取已研细烘干试样0.1000克(同时称取标准物质)盛于300ml聚四氟乙烯烧杯中。

b、加水5-10滴湿润试样，加氢氟酸13ml，置于控温电热板上。

c、控制电热板温度190～210℃，加热溶解试样，控制溶样时间35min，继续加热蒸发溶液，控制溶液体积约4ml。

d、取下，冷却至室温，向聚四氟乙烯烧杯烧杯中加蒸馏水25ml，分析纯硝酸15ml，继续冷却至室温。

f、加分析纯固体氯化钾至溶液达到饱和，加15％氟化钾溶液15ml，充分搅拌，放置25min进行沉淀。

g、沉淀用快速滤纸，塑料漏斗过滤，以5％的氟化钾溶液和5％硝酸钾溶液等体积混和的溶液洗涤烧杯，滤纸，沉淀4次。

h、将滤纸及沉淀移入原聚四氟乙烯烧杯中，沿杯壁加5％的氟化钾溶液和5％硝酸钾溶液等体积混和的溶液10ml。

i、加1％酚酞指示剂3滴，滴加naoh标准溶液溶液(0.1500mol/l)中和沉淀及滤纸上余酸，捣碎滤纸，直至出现微红色。

j、加煮沸中和过的沸水180～200ml，搅拌，使沉淀水解，再加酚酞指示剂10滴，以0.1500mol/lnaoh标准溶液滴定至溶液呈微红色为终点。

k、滴定度的计算

具体为：

根据标准物质溶液消耗氢氧化钠标准溶液的体积，计算出每1ml0.1500mol/l的氢氧化钠标准溶液所相当的二氧化硅的质量。

将已处理好的试样溶液用氢氧化钠标准溶液滴定，根据消耗标准溶液体积计算试样中二氧化硅含量。

利用二氧化硅含量为99.80％的标准物质进行研究，绘制曲线关系如图2显示的氢氟酸的用量与测得二氧化硅含量的关系图，图3显示的保留溶液体积与样品回收率的关系图。图4显示的样品分解时间与样品回收率的关系图。图5为显示的沉淀时间与样品回收率的关系图。；

实施例2

利用氢氟酸分解氟硅酸钾容量法检测石英砂中二氧化硅含量的方法，其步骤：101、称取已研细烘干试样0.1000克(同时称取标准物质)盛于300ml聚四氟乙烯烧杯中。

102、加水8滴湿润试样，加氢氟酸15ml，置于控温电热板上。

103、控制电热板温度190～210℃，加热溶解试样，控制溶样时间38min，继续加热蒸发溶液，控制溶液体积约5ml。

104、取下，冷却至室温，向聚四氟乙烯烧杯烧杯中加蒸馏水25ml，分析纯硝酸15ml，继续冷却至室温。

105、加分析纯固体氯化钾至溶液达到饱和，加15％氟化钾溶液15ml，充分搅拌，放置30min进行沉淀。

106、沉淀用快速滤纸，塑料漏斗过滤，以5％的氟化钾溶液和5％硝酸钾溶液等体积混和的溶液洗涤烧杯，滤纸，沉淀4次。

107、将滤纸及沉淀移入原聚四氟乙烯烧杯中，沿杯壁加5％的氟化钾溶液和5％硝酸钾溶液等体积混和的溶液10ml。

108、加1％酚酞指示剂3滴，滴加naoh标准溶液溶液(0.1500mol/l)中和沉淀及滤纸上余酸，捣碎滤纸，直至出现微红色。

109、加煮沸中和过的沸水180～200ml，搅拌，使沉淀水解，再加酚酞指示剂10滴，以0.1500mol/lnaoh标准溶液滴定至溶液呈微红色为终点。

110、滴定度的计算

根据标准物质溶液消耗氢氧化钠标准溶液的体积，计算出每1ml0.1500mol/l的氢氧化钠标准溶液所相当的二氧化硅的质量。

将已处理好的试样溶液用氢氧化钠标准溶液滴定，根据消耗标准溶液体积计算试样中二氧化硅含量。

实施例3

利用氢氟酸分解氟硅酸钾容量法检测石英砂中二氧化硅含量的方法，其步骤：

201、称取已研细烘干试样0.1000克(同时称取标准物质)盛于300ml聚四氟乙烯烧杯中。

202、加水8滴湿润试样，加氢氟酸18ml，置于控温电热板上。

203、控制电热板温度190～210℃，加热溶解试样，控制溶样时间42min，继续加热蒸发溶液，控制溶液体积约6ml。

204、取下，冷却至室温，向聚四氟乙烯烧杯烧杯中加蒸馏水25ml，分析纯硝酸15ml，继续冷却至室温。

205、加分析纯固体氯化钾至溶液达到饱和，加15％氟化钾溶液15ml，充分搅拌，放置35min进行沉淀。

206、沉淀用快速滤纸，塑料漏斗过滤，以5％的氟化钾溶液和5％硝酸钾溶液等体积混和的溶液洗涤烧杯，滤纸，沉淀4次。

207、将滤纸及沉淀移入原聚四氟乙烯烧杯中，沿杯壁加5％的氟化钾溶液和5％硝酸钾溶液等体积混和的溶液10ml。

208、加1％酚酞指示剂3滴，滴加naoh标准溶液溶液(0.1500mol/l)中和沉淀及滤纸上余酸，捣碎滤纸，直至出现微红色。

209、加煮沸中和过的沸水180～200ml，搅拌，使沉淀水解，再加酚酞指示剂10滴，以0.1500mol/lnaoh标准溶液滴定至溶液呈微红色为终点。

210、滴定度的计算

根据标准物质溶液消耗氢氧化钠标准溶液的体积，计算出每1ml0.1500mol/l的氢氧化钠标准溶液所相当的二氧化硅的质量。

将已处理好的试样溶液用氢氧化钠标准溶液滴定，根据消耗标准溶液体积计算试样中二氧化硅含量。

在实验过程中，为了进行上述方法的验证，做了方法的稳定性检测；用已知含量的标准物质石英砂(含二氧化硅99.80％)，进行了一组分析，以检验方法的准确度，测定数据如下：

上述测定结果，求得标准偏差

方法准确度高低通常用误差大小来衡量，误差越小则分析准确越高，本方法准确度高低用统计学t检验法检验如下：

而

求得t＝0.64

根据数据统计t检验法，当置信度为95％，n-1＝8时，t0.95＝2.31由此得t＝0.64<2.31

这说明，平均值的置信区间(99.77±±0.11)％，已将sio2的真实含量包括在内，也即平均结果与真实含量之间没有显著差别，故可以认为这种新方法准确可靠。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。