陶瓷原料成分中二氧化硅的含量分析的應(yīng)用方案

引言
在傳統(tǒng)陶瓷中，Si0₂是陶瓷坯體的主要化學(xué)成分，是硅酸鹽形成的骨架，它的存在可以提高陶瓷材料的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、硬度、機(jī)械強(qiáng)度等，從而直接影響陶瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和使用性能，同時(shí)Si0₂也是各種釉料配方的重要參數(shù)。因此，準(zhǔn)確測(cè)定陶瓷原料中Si0₂的含量，對(duì)陶瓷和釉料生產(chǎn)非常重要，它關(guān)系到原材料的用量、產(chǎn)品的質(zhì)量和性能等。
不同的陶瓷原料，其Si0₂的含量不同，測(cè)量方法也有多種。陶瓷是混合物，成分特別多而復(fù)雜，而且根據(jù)陶瓷的產(chǎn)地不同成分也不同。其主要成分是二氧化硅和硅酸鹽（硅酸鋁，硅酸鈣等）
我們推薦了幾種不同的分光法來測(cè)定陶瓷中二氧化硅含量的測(cè)定方案

重量-鉬藍(lán)光度法                                
當(dāng)Si02含量小于95%我們使用重量-鉬藍(lán)光度法來測(cè)定

儀器及試劑
V-1500PC分光光度計(jì)
碳酸鈉，鹽酸，硫酸。氫氟酸

測(cè)定步驟
(1)對(duì)可溶于酸的試樣，可直接用酸分解;對(duì)不能被酸分解的試樣，多采用Na₂CO₃作熔劑，用鉑增蝸于高溫爐中熔融或燒結(jié)之后酸化成溶液，再在水浴鍋上用蒸發(fā)皿蒸發(fā)至干，然后加鹽酸潤(rùn)濕，放置一段時(shí)間后，加入動(dòng)物膠，使硅酸凝聚，攪勻，放置5min，用短頸漏斗、中速濾紙過濾、濾液用250ml容量瓶承接。將沉淀全部轉(zhuǎn)移到濾紙上，并用熱鹽酸洗滌沉淀2次，再用熱水洗至無氯離子。
(2）將沉淀連同濾紙放到鉑增蝸中，再放到700℃以下高溫爐中，敞開爐門低溫灰化，待沉淀完全變白后，開始升溫，升至1000℃～1050℃后保溫1h取出，稍冷即放入干燥器中，冷至室溫，稱量。重復(fù)灼燒，稱量，直至恒重。
(3）加數(shù)滴水潤(rùn)濕沉淀，加4滴硫酸、10ml氫氟酸，低溫蒸發(fā)至冒盡白煙。將坩堝置于1000~1050℃高溫爐中灼燒15min，取出稍冷，即放入干燥器中，冷至室溫，稱量。重復(fù)灼燒，稱量，直至恒重。
(4）加約1g熔劑到燒后的柑蝸中，并置于1000~1050℃高溫爐中熔融5min，取出冷卻。加5ml鹽酸浸取，合并到原濾液中，用水稀釋到刻度，搖勻。此溶液為試液A，用于測(cè)定殘余二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵和二氧化鈦。
(5）用移液管移取10ml試液A于100ml容量瓶中。加入10ml水、5ml鉬酸銨溶液，搖勻，于約30℃的室溫或溫水浴中放置20min。
(6）加入50ml乙二酸-硫酸混合溶液，搖勻，放置0.5～2min，加入5ml硫酸亞鐵銨溶液，用水稀釋至刻度，搖勻。
(7）用10mm吸收皿，于V-1500PC分光光度計(jì)690nm處，以空白試驗(yàn)溶液為參比測(cè)量其吸光度。二氧化硅的值由繪制的工作曲線上查得。二氧化硅含量的計(jì)算公式如下:
Si0₂(%）=[m1-m2+m3(V/V1)-(m4-m5)]/m×100
式中:
m1———氫氟酸處理前沉淀與紺蝸的質(zhì)量，g
m2——氫氟酸處理后沉淀與紺伎的質(zhì)量，g
m3——由工作曲線查得的二氧化硅量，g
m4——氫氟酸處理前空白與紺竭的質(zhì)量，g
m5——氫氟酸處理后空白與紺蝸的質(zhì)量，g
V1——分取試液的體積，ml
V——試液總體積，ml
m———試料的質(zhì)量，g
 
比色法
當(dāng)試樣中的Si0₂含量在2%以下時(shí)，為了得到較準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果，宜用比色法測(cè)定。
比色法有硅鉬黃和硅鉬藍(lán)兩種。硅鉬黃法基于單硅酸與鉬酸銨在適當(dāng)?shù)臈l件下生成黃色的硅鉬酸絡(luò)合物（硅鉬黃);而硅鉬藍(lán)法把生成的硅鉬黃用還原劑還原成藍(lán)色的絡(luò)合物（硅鉬藍(lán))。在規(guī)定的條件下，由于黃色或藍(lán)色的硅鉬酸絡(luò)合物的顏色深度與被測(cè)溶液中Si02的濃度成正比，因此可以通過顏色的深度測(cè)得Si02的含量。硅鉬黃法可以測(cè)出比硅鉬藍(lán)法含量較高的Si0₂，而后者的靈敏度卻遠(yuǎn)比前者要高，因此在一般分析中，對(duì)少量Si0₂的測(cè)定都采用硅鉬藍(lán)比色法。
硅鉬藍(lán)比色法有兩種，一種是用1，2，4-酸(1-氨基-2-萘酚-4-磺酸）作還原劑，另一種是用硫酸亞鐵銨作還原劑，具體操作如下:
1，2，4-酸還原法
該方法是將試樣分解后，在一定酸度的鹽酸介質(zhì)中，加鉬酸銨使硅酸離子形成硅鉬雜多酸，用1，2，4-酸還原劑將其還原成鉬藍(lán)，在V-1500PC分光光度計(jì)上于波長(zhǎng)700nm處測(cè)量其吸光度。

硫酸亞鐵銨還原法
該方法是將試樣用碳酸鈉-硼酸混合熔劑熔融，并用稀鹽酸浸取。在約0.2mol/L鹽酸介質(zhì)中，單硅酸與鉬酸銨形成硅鉬雜多酸;加入乙二-硫酸混合酸，消除磷、砷的干擾，然后用硫酸亞鐵銨將其還原為硅鉬藍(lán)，于V-1500PC分光光度計(jì)波長(zhǎng)810nm或690nm處，測(cè)量其吸光度。該方法可以測(cè)出比1，2，4-酸還原法含量較高的Si0₂。
比色法測(cè)定Si02對(duì)溶液的酸度和溶液溫度有嚴(yán)格的要求，否則得不到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。