Способ определения кристаллического диоксида кремния в пыли Советский патент 1991 года по МПК G01N31/22 C01B33/113 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения кристаллического диоксида кремния в пыли, и может найти применение в химии кремния, медицине и охране производственной окружающей среды.

Известен способ определения кристаллического диоксида кремния в пылях, включающий обработку пробы пирофосфорной кислотой при 250°С в течение 15 мин для удаления силикатов и последующее определение кварца весовым методом после обработки его плавиковой кислотой в присутствии серной кислоты, или колориметрически по восстановленному кремний- молибденовому комплексу.

К недостаткам этого способа относят многостадийность и трудоемкость анализа, недостаточную чувствительность определения ( 1 % кварца) и значительную ошибку определения (12-13% при концентрациях кварца 2%), возрастающую с увеличением дисперсности пыли.

Известен также способ, включающий избирательное сплавление диоксида кремния со смесью бикарбоната и хлорида натрия, растворение полученного силиката натрия и определение кремния колориметрически по синему кремнемолибденовому комплексу.

Недостатком этого способа является многостадийность и трудоемкость, а также

х|

О

ю ю кэ о

невозможность отдифференцировать кристаллический диоксид кремния от аморфного. Кроме того, в присутствии элементного кремния можно получить завышенные результаты.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, включающий предварительную обработку навески пробы борофтористоводородно ;. кислотой в течение одного часа при 70°С для удаления аморфного диоксида кремния, последующее избирательное сплавление кристаллического диоксида кремния со смесью бикарбоната и хлорида натрия, растворение плава, введение молибдзта аммония, винной кислоты, аскорбиновой кислоты и последующее измерение оптической плотности окрашенного растЕЮра.

Недостатками прототипа являются длительность анализа и недостаточная избирательность определения. В присутствии элементного кремния также можно получить завышенные результаты.

Целью изобретения является повышение селективности анализа в присутствии элементного кремния и его аморфного диоксида.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе навеску пробы предварительно срабатывают 10%-ным раствором гидроксида натрия при 100°С 10 мин. Твердый остаток затем сплавляют со смесью бикарбоната и хлорида натрия, плав растворяют, добавляют молибдат аммония, винную кислоту, аскорбиновую кислоту и измеряют оптическую плотность окрашенного раствора.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый способ определения кристаллического диоксида кремния в пылях обличается природой используемого реагента (10%- ный раствор гидроксида натрия вместо бо- рофтористоводородной киспоты) и временем обработки (10 мин вместо 60 мин). Нагреванием пробы в 10%-ном растворе гидроксида натрия при 100°С в течение 10 мин достигается полное растворение как .аморфного диоксида кремния, так и элементного кремния.

Сущность способа поясняется результатами проведенного исследования по растворимости элементного кремния, аморфного и кристаллического диоксида кремния в щелочном растворе в зависимости от концентрации гидроксида натрия и времени обработки (табл 1 и 2). В качестве образцов для исследований взяты: кремний о.с ч., стандартный кварц DQi2 и аэросил.

В табл. 1 представлены данные по определению растворимости образцов в растворах гидроксида натрия при 100°С в течение 10 мин.

Данные приведены в % от взятой навески образца.

Из таблицы следует, что наиболее оптимальная концентрация гидроксида натрия 10%, в этом растворе полностью растворя0 ется и аморфный диоксид кремния, и элементный кремний,

В табл. 2 представлены данные по растворимости образцов в 10%-ном растворе гидроксида натрия при 100°С з зависимо5 сти от времени обработки (в % от взятой навески образца).

Как видно из таблицы, при обработке пробы 10%-ным раствором гидроксида натрия при 100°С элементный кремний и

0 аморфный диоксид кремния полностью переходят в растЕЮр за 10 мин, Увеличивать это время нецелесообразно, поскольку при этом значительно увеличивается растворимость кристаллического диоксида кремния.

5Пример Определение кристаллического диоксида кремния в пыли Навеску 10 мг пыли помещают в платиновый тигель и прокаливают при 700°С 30 мин. Затем добавляют 5 мл 10%-ного раствора гидрокси0 да натрия и нагревают 10 мин на кипящей водяной бане. Раствор разбавляют водой и фильтру ют через фильтр синяя лен та, тщательно промывая тигель и фильтр дистилли- рованной водой. Фильтр с осадком

5 подсушивают на воздухе и озоляют в платиновом тигле при 7СО°С. Зольный остаток переносят в актовую ступку, тщательно растирают с О.Е г смеси бикарбоната и хлорида натрия (1:1) и количественно перено0 сят смесь в платиновый тигель. Сплавляют при 850°С в течение 2 мин. После охлаждения плад растворяют в 10 мл 5%-ного раствора бикарбоната натрия (при осторожном нагревании). 1эаствор фильтруют через

5 фильтр синяя лен га в мерную колбу вместимостью 50 мл, в которую предварительно наливают 7 мл 0,5 М раствора серной кислоты. Тигель промывают 3 раза по 8-10 мл горячей дистиллированной водой и вли0 вают ее каждый раз в колбу через тот же фильтр. После охлаждения раствор доводят дистиллированной водой до метки. Для анализа берут 0,1 мл раствора пробы, разбавляют до 5 мл дистиллированной водой,

5 добавляют 0,1 мл 7,5%-ного раствора молибдата аммония в 1,7 М серной кислоте. Через 5 мин добавляют 1 мл 5%-ного раствора винной кмслоты и 0,1 мл свежеприготовленного раствора аскорбиновой кислоты (1 %-ный раствор). Через 20 мин фотометрируют при 600 нм в кювете с толщиной слоя 1 см по сравнению с контролем, который готовят одновременно и аналогично пробе, Содержание диоксида кремния в анализируемом растворе определяют по предва- рительно построенному градуировочному графику, Затем рассчитывают %-ное содержание кристаллического диоксида кремния в пробе пыли. В осевшей пыли с участка дробления технического кремния найдено предлагаемым способом (8,34 ±1,28)% кристаллического диоксида кремния, известным способом-(33,40 ±3,54)%.

Правильность определения подтверждают результаты анализа искусственных смесей стандартного кварца DQi2 и элементного кремния, представленные в табл, 3.

Относительное стандартное отклонение по известному способу 2 1,92%, по предлагаемому способу 11,00%, относительная погрешность определения соответственно 13,60% и 6,85%. Представленные данные свидетельствуют о том, что присутствие элементного кремния не мешает определению кристаллического диоксида кремния пред- лагаемым способом, в то время как известным способом получаются весьма завышенные результаты.

Использование предлагаемого способа определения кристаллического диоксида кремния в пылях позволяет по сравнению с прототипом повысить селективность определения за счет исключения влияния элементного кремния; сократить время подготовки пробы с 60 до 10 мин; повысить тем самым оперативность и надежность контроля загрязнения производственной окружающей среды кристаллическим диоксидом кремния.

Формула изобретения Способ определения кристаллического диоксида кремния в пыли, включающий предварительную обработку пробы неорганическими реагентом, сплавление, растворение, введение молибдата аммония, винной и аскорбиновой кислот и последующее измерение оптической плотности, о т - личающийся тем, что, с целью повышения селективности анализа в присутствии элементного кремния и его аморфного диоксида, в качестве реагента используют 10%- ный раствор гидроксида натрия и обработку ведут при 100°С в течение 10 мин.

Таблица 1

Изобретение относится к аналитической химии и позволяет повысить селективность анализа в присутствии элементного кремния и его аморфного диоксида. Способ включает обработку пробы неорганическим реагентом - 10%-ным раствором при 100°С в течение 10 мин, затем сплавление, растворение, введение молибдата аммония, винной и аскорбиновой кислот и последующее измеоение оптической плотности. Повышенная селективность значительно повышает точность анализа. Относительное стандартное отклонение по известному способу 21-92%, по предлагаемому - 11%. Относительная погрешность определения 13,6% и 6,85% соответственно. 3 табл. (Л С

Таблица2