硅鉬藍分光光度法測定濕法磷酸中的二氧化硅

毛端平 何西平 杜建俠 郝曉斌

(1湖北省興發磷化工研究院有限公司，湖北 宜昌 443000；2湖北興發化工集團股份有限公司，湖北 宜昌 443000)

硅鉬藍分光光度法測定濕法磷酸中的二氧化硅

毛端平1何西平2杜建俠1郝曉斌1

(1湖北省興發磷化工研究院有限公司，湖北 宜昌 443000；2湖北興發化工集團股份有限公司，湖北 宜昌 443000)

采用硅鉬藍分光光度法直接測定濕法磷酸中的可溶性二氧化硅。顯色時，利用草酸消除大量磷酸根的干擾。方法操作簡單，稀酸和濃酸中可溶性二氧化硅測定結果的相對標準偏差分別為1.6%、6.2%，加標回收率均在96%～103%，測定結果的準確度及精密度均能滿足工業分析的要求。

濕法磷酸；二氧化硅；硅鉬藍；分光光度法

前言

濕法磷酸中二氧化硅含量的測定方法文獻報道極少，困難之處在于濕法磷酸中氫氟酸含量較高，直接進ICP分析，會對ICP的石英矩管造成腐蝕，影響測定的準確性。用經典的二次脫水測定二氧化硅是不可能的，由于磷酸脫水生成偏磷酸而腐蝕燒杯，造成極大的正誤差。動物膠重量法對于測定低含量的二氧化硅，回收率極低，造成負誤差[1-2]。用溴代十六烷基三甲胺為凝聚劑重量法測定濕法磷酸中的二氧化硅的分析方法，只適用于硅含量為1%左右的濕法磷酸，且重量法[3]測試比較耗時，樣品處理時間較長。用比色法測定濕法磷酸中的二氧化硅，則要消除大量磷的干擾，據文獻報道，酒石酸[4]、草酸、檸檬酸、甘露醇等羥基酸均能破壞磷鉬酸絡合物而消除磷的干擾[5]，本文采用草酸消除濕法磷酸中大量磷的干擾，可對濕法磷酸中低含量的二氧化硅進行準確測定。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

BS124S分析天平(北京賽多利斯儀器系統有限公司)；WFJ7200可見分光光度計(優尼科上海儀器有限公司)，帶有2 cm的吸收池；聚四氟乙烯燒杯；容量瓶；移液管。

二氧化硅標準儲備溶液(1 mg/mL)：稱取1.000 0 g經800 ℃灼燒過的二氧化硅(優級純)與3.0 g無水碳酸鈉(優級純)于鉑坩堝中，混勻，于1 000 ℃加熱后完全熔融，冷卻后，將熔融物溶于水，稀釋至1 L，儲于塑料瓶中，每次用時稀釋為5 μg/mL的二氧化硅標準溶液。

硫酸溶液(2 mol/L)；硫酸溶液(8 mol/L)；鉬酸鈉溶液(274 g/L)；草酸溶液(100 g/L)；抗環血酸溶液(25 g/L)；氟化鈉溶液(20 g/L)；飽和硼酸溶液。

所用試劑均為分析純，水為超純水，用于裝試劑的瓶子均為塑料瓶，抗壞血酸溶液裝于黑色塑料瓶中。

1.2 實驗原理

用氫氟酸和硼酸使濕法磷酸中的聚合硅酸鹽解聚，并控制酸度，使其形成氧化型的硅鉬酸鹽(黃色)，用草酸消除磷酸鹽的干擾，在硫酸介質中選擇性還原形成的硅鉬酸鹽，使其由黃色轉變為藍色。在波長為795 nm下，用分光光度計測定其吸光度。

1.3 分析步驟

1.3.1 工作曲線的繪制

移取二氧化硅標準溶液0、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00、15.00 mL，分別置于100 mL聚四氟乙烯燒杯中，加水至15 mL，再加入5.3 mL的硫酸溶液(8 mol/L)和1 mL的氟化鈉溶液，混勻，放置5 min。再加入5 mL鉬酸銨溶液和5 mL飽和硼酸溶液，混勻，放置10 min。加入5 mL草酸溶液和8 mL硫酸溶液(2 mol/L)，混勻后，放置2 min，加入2 mL抗壞血酸溶液，混勻后放置10 min，再轉移到50 mL的容量瓶里，定容到刻度并混勻。使用分光光度計，以試劑空白為參比，在795 nm波長處，用2 cm吸收池測定吸光度，以測得的吸光度為縱坐標，二氧化硅的量(μg)為橫坐標繪制工作曲線。將配制的二氧化硅標準系列溶液的吸光度A-A0和二氧化硅的含量作圖，結果見圖1。由圖1可知，二氧化硅濃度在5～75 μg/50mL范圍內線性關系良好，相關系數R2=0.999 3，一元線性回歸方程為：y=0.012 59x-0.000 25。

圖1 二氧化硅工作曲線圖Figure 1 A working curve for silicone dioxide analysis.

1.3.2 樣品測定

樣品經慢速濾紙過濾后，稀酸稱取約2.0 g，濃酸稱取約7.5 g，均精確至0.000 1 g，將試樣溶于水，轉移至1 000 mL的容量瓶中，稀釋至刻度并搖勻，用移液管移取5 mL試液于100 mL聚四氟乙烯燒杯中，加水至體積為15 mL，以下步驟同1.3.1。

1.3.3 分析結果的計算

二氧化硅(SiO2)的質量分數ω，數值以%表示，按公式(1)計算：

(1)

式中：

m1—根據測得的試液吸光度從工作曲線上查出二氧化硅含量的數值，μg；

m—稱取試樣質量的數值，g。

2 結果與討論

2.1 方法對磷酸根(以五氧化二磷計)的屏蔽范圍

本實驗的特點是在大量磷酸根存在下測定少量硅，因而消除磷的干擾就顯得尤為重要，該實驗驗證了此方法對磷酸根的屏蔽范圍。移取由優級純磷酸二氫鉀配制的五氧化二磷(5 mg/mL)標準溶液0、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00、12.00、15.00 mL按1.3.1步驟進行顯色實驗，結果見表1。

由表1 可知這種方法可用來檢測總磷(以P2O5計)含量為20 mg以下的濕法磷酸，總磷超過20 mg，測定的吸光度值大大低于空白值，會使測定的結果偏低。

2.2 稀酸和濃酸中五氧化二磷含量的測定

濕法磷酸中磷酸含量的測定參照方法“HG/T 4068—2008 工業濕法粗磷酸”中進行，測定結果見表2。

表1 方法對磷酸根的屏蔽作用

表2 濕法磷酸樣品的磷酸含量

通過表2數據可知稀酸為35酸，濃酸為65酸，為保證在測試過程中樣品總磷在屏蔽范圍內，稱取一定質量的酸定容至1 L后分取5 mL進行顯色實驗時，所稱35酸的質量不得高于15.8 g，65酸的質量不得高于8.4 g。

2.3 稀酸和濃酸中二氧化硅測定的精密度和準確度實驗

稱取2.002 4 g稀酸，7.528 3 g濃酸，定容至1 L，取5 mL進行精密度實驗，取2 mL稀酸，10 mL濃酸對二氧化硅進行加標回收實驗。精密度實驗數據見表3，準確度實驗數據見表4。

表3 稀酸與濃酸的精密度實驗

表4 稀酸與濃酸的準確度實驗

由表3、表4可知稀酸中可溶性二氧化硅的測定結果的相對偏差為1.6%，濃酸的為6.2%，加標回收率均在96%～104%，稀酸和濃酸中二氧化硅含量的測定均能滿足工業分析的要求。

3 結語

通過實驗驗證，建立了濕法磷酸中可溶性二氧化硅含量的硅鉬藍分光光度法，這種方法可用來檢測總磷(以P2O5計)含量為20 mg濃度以下的濕法磷酸中可溶性二氧化硅，例如：總磷(以P2O5計)含量為60%的濕法磷酸，顯色時稱取2.0 g左右樣品，定容至1 L，才能保證在顯色過程中總磷含量在20 mg以內(15 mL此溶液P2O5為18 mg)。方法準確度和精密度能滿足工業分析的要求。

[1] 吳秀英,趙子龍,吳耀輝.甲基纖維素凝聚重量法測定二氧化硅[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry), 2013,3(4):59-61.

[2] 王娜.動物膠凝聚重量法測定超基性巖中的二氧化硅[J].新疆有色金屬(XinjiangNonferrousMetals), 2013,42(增):148-149.

[3] 秦安榮.重量法測定濕法磷酸中的二氧化硅[J].無機鹽工業(InorganicChemicalsIndustry),1983,24(12):26-27.

[4] 蔡顯豐.鋼鐵中少量磷、硅的同時比色測定—用抗壞血酸作還原劑 [J].化學世界(ChemicalWorld),1959,14(1):445.

[5] 秦安榮.濕法磷酸中少量硅酸的比色測定[J].無機鹽工業(InorganicChemicalsIndustry),1984,25(10):32-35.

Determination of Soluble Silica Content in Wet-process Phosphoric Acid by Silicon-Molybdenum Blue Spectrophotometry

MAO Duanping1, HE Xiping2, DU Jianxia1, HAO Xiaobin1

(1.HubeiPhosphorusChemicalIndustryResearchInstituteCo.,LtdofXingfaGroup,Yichang,Hubei443000,China； 2.HubeiXingfaChemicalsGroupCo.,Ltd,Yichang,Hubei443000,China)

In this paper, the contents of soluble SiO2in wet-process phosphoric acid were determined by silicon-molybdenum blue spectrophotometry. The interference of phosphate could be eliminated by oxalic acid in the color reaction. The method is simple. The relative standard deviations (RSDs) of SiO2in the dilute acid and concentrated acid mediums were 1.6% and 6.2%, respectively. The recoveries were 96%-103 %. The accuracy and precision of the method could meet the requirements for industrial analysis.

wet-process phosphoric acid; silica; silicon-molybdenum; spectrophotometry

10.3969/j.issn.2095-1035.2017.01.019

2016-06-17

2016-10-31

毛端平，女，副主任工程師，主要從事磷化工產品的分析方法研究。E-mail：maoduanping@163.com

毛端平,何西平,杜建俠,等.硅鉬藍分光光度法測定濕法磷酸中的二氧化硅[J].中國無機分析化學,2017,7(1):72-74. MAO Duanping, HE Xiping, DU Jianxia,et al.Determination of Soluble Silica Content in Wet-process Phosphoric Acid by Silicon-Molybdenum Blue Spectrophotometry[J].Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry,2017,7(1):72-74.

O657.32；TH744.12

A

2095-1035(2017)01-0072-03