氟鉭酸鉀中微量硅的測定方法

鄭輝權(廣東廣晟稀有金屬光電新材料有限公司，廣東 英德 513061)

1 試驗部分

1.1 試劑與儀器

配制試劑及試驗均采用二次去離子、亞沸蒸餾水；硝酸(優級純 二次蒸餾提純)：3 mol·L-1(石英瓶儲存)；氫氟酸(特純)；硅標準溶液：5.00 μg·L-1(塑料瓶儲存)；氫氧化鈉(二級純 廣州化學試劑廠)：200 g·L-1(塑料瓶儲存)；無水乙醇(優級純)；正丁醇(優級純)。硼酸(特純)：60 g·L-1(塑料瓶儲存)；硫酸(優級純)：2 mol·L-1(塑料瓶儲存)；硫酸(優級純)：4 mol·L-1；硫酸(優級純)：3+2。鉬酸銨(優級純)：100 g·L-1(塑料瓶儲存)；對硝基酚(優級純)：1 g·L-1(用優級純無水乙醇配制)；硫酸亞鐵銨(優級純)：40 g·L-1(用1+19 硫酸配制，塑料瓶儲存)；草酸溶液：40 g·L-1(塑料瓶儲存)；草-硫混酸：40 g·L-1草酸溶液3 份與4 mol·L-1硫酸1 份混合(塑料瓶儲存)；分光光度計。

1.2 試驗方法

稱取經磨細的氟鉭酸鉀0.500 0 g 于20 mL 塑料王坩堝中，加入3 mol·L-1硝酸溶液5 mL，加2～3 滴氫氟酸，置電熱板上低溫加熱溶解至完全。轉入預先盛有14 mL 氫氧化鈉溶液(200 g·L-1)的100 mL 塑料瓶中，用少量水洗凈坩堝，在搖動下加5 mL 無水乙醇，用水稀釋至50 mL，充分搖動1 min，蓋上塑料蓋，靜置，同時作空白。取上清液5.00 mL 于100 mL 塑料杯中，加入60 g·L-1硼酸5 mL，加1 g·L-1對硝基酚指示劑1 滴，用2 mol·L-1硫酸中和至溶液黃色剛消失，加入0.5 mol·L-1硫酸1 mL，加100 g·L-1鉬酸銨溶液1 mL，搖勻，靜置10～15 min (夏天10 min，冬天15 min)。加3 mL 草-硫混酸溶液，加40 g·L-1硫酸亞鐵銨溶液1.5 mL，搖勻。加3+2 硫酸3 mL，搖勻。移入25 mL 比色管中，加5.00 至10.00 mL 正丁醇，立即萃取1 min。吸取有機相于2 cm 厚比色皿中，以試劑空白為參比，于800 nm 處測定消光值，從工作曲線查出硅量。標準曲線的繪制[1]：準確移取0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00、7.00、8.00、9.00、10.00 μg硅標準溶液于一組100 mL 塑料杯中，加入空白溶液5.00 mL，加入60 g·L-1硼酸5 mL，加1 g·L-1對硝基酚指示劑1 滴，用2 mol·L-1硫酸中和至溶液黃色剛消失。其余同試驗方法操作。

1.3 結果與討論

1.3.1 硝酸的選擇

本試驗采用廣州東紅化工廠生產的優級純硝酸。分別用經二次蒸餾提純的硝酸與未經提純的硝酸配制成3 mol·L-1硝酸溶液。其余按試驗方法操作。

(1)測定實驗。分別用二次提純和未經提純的硝酸繪制工作曲線，按試驗方法測定，試驗結果如表1 所示。

表1 硝酸試驗數據

(2)工作曲線。工作曲線如圖1～圖3 所示。

試驗結果表明，不經提純的硝酸空白值較高，工作曲線①斜率較小，標準級差不明顯，分析靈敏度較低，試驗樣品結果偏低。而經二次蒸餾提純的硝酸，空白顯著降低，工作曲線②斜率較大，標準級差明顯，有效地提高分析靈敏度，試驗樣品結果接近真實值。所以本試驗選擇二次蒸餾提純的硝酸。

圖1 以水為空白溶液采用純的硝酸繪制

圖2 以水為空白溶液采用經二次提純未經提的硝酸繪制

圖3 以試劑為空白溶液采用經二次提純的硝酸繪制

1.3.2 沉淀時間的選擇

采用KFT2019-30(Si% 0.0028)試驗樣品，按試驗方法溶解樣品后，分別加入5.00 μg·L-16 mL 和10 mL 硅標準溶液，即相當于每5 mL 試液加入3.00 μg 和5.00 μg。試驗結果如表2 所示。

表2 時間選擇試驗數據

試驗結果表明，沉淀靜置4～5 h，氫氧化鉭沉淀分離完全，溶液顯色正常，硅回收率在95%～103%之間，可以滿足生產要求，且能在8 h 內完成整個分析，符合生產之實際需要。本方法選擇沉淀靜置時間4～5 h。

1.3.3 重復性試驗

采用KFT2019-30 試驗樣品，按試驗方法，選擇二次蒸餾提純的硝酸、沉淀靜置時間4～5 h，重復8 次試驗，結果如表3所示。

表3 重復性試驗數據

從重復性試驗結果可以看出，在已選定的條件下，相對標準偏差(RSD)為0.04%，本方法的結果重復性較好。

1.3.4 本試驗方法與同行單位分析結果對照

本試驗方法與同行單位分析結果對照如表4 所示。

表4 本試驗方法與同行單位分析結果對照表

從結果對照可以看出，本試驗方法與太平洋(香港)和Cabot(日本)分析結果，基本吻合，所以本方法可以指導生產。

1.3.5 結論

根據以上試驗結果，選擇以二次蒸餾提純的硝酸、沉淀時間4～5 h，分析空白顯著降低，標準工作曲線級差明顯，有效地提高分析靈敏度，結果重復性好，準確度高，且能在8 h 內完成整個分析，可以滿足生產實際需要[1]。

2 分析步驟

稱取經磨細氟鉭酸鉀樣品0.500 0 g 于20 mL 塑料王坩堝中，加入經二次蒸餾提純3 mol·L-1硝酸5 mL，加氫氟酸2～3 滴，于電熱扳上低溫溶解至完全。移入預先盛有14 mL 氫氧化鈉(濃度為200 g·L-1)的100 mL 塑料瓶中，用少許水洗凈坩堝，在搖動下加入5 mL 無水乙醇，用水稀釋至50 mL，充分搖勻，蓋上塑料蓋，靜置4～5 h，同時作空白試驗。

移取上清液5.00 mL 于100 mL 塑料杯中，加入60 g·L-1硼酸5 mL，加1 g·L-1對硝基酚1 滴，用2 mol·L-1硫酸中和至溶液黃色剛消失，加0.5 mol·L-1硫酸1 mL，100 g·L-1鉬酸銨1 mL，搖勻，放置10～15 min(夏天10 min，冬天15 min)。加入草硫混酸3 mL，40 g·L-1硫酸亞鐵銨1.5 mL 搖勻。加3+2 硫酸3 mL，搖勻。移入25 mL 比色管中，加正丁醇5.00 至10.00 mL，立即萃取1 min，吸取有機相于1～2 cm 厚比色皿中，以試劑空白為參比，于800 nm 處測定消光值，從工作曲線查出硅量。

標準曲線的繪制：準確移取0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00、7.00、8.00、9.00、10.00 μg 硅標準溶液于一組100 mL塑料杯中，加入空白溶液5.00 mL，加入60 g·L-1硼酸5 mL，加1 g·L-1對硝基酚指示劑1 滴，用2 mol·L-1硫酸中和至溶液黃色剛消失，加入0.5 mol·L-1硫酸1 mL。其余同試驗方法操作。

分析結果計算：

式中：m1為在工作曲線上查得的Si 量(μg)；v0為試樣溶液的總體積(mL)；m0為試樣的質量(g)；v1為制備比色溶液時，分取試樣溶液的體積(mL)。