侯双霞1 侯宏涛2
（1.河南省机械设计研究院有限公司，河南 郑州 450002；
2.河南理工大学能源科学与工程学院，河南 焦作 454003）
【摘 要】主要介绍了目前二氧化硅的常见测定方法，例如重量法、氟硅酸钾容量法、X射线荧光光谱法等，并对各个方法进行了论述，这将对实际的分析工作有一些指导作用。
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关键词 二氧化硅（SiO2）；传统化学法；X射线荧光光谱法；电感耦合等离子体发射光谱法；其他方法
作者简介：侯双霞（1985—），女，河南周口人，硕士 ，助理工程师， 从事电化学材料的制备、检测、建筑材料成分的分析及烧结砖、瓦的工艺研究。
0 引言
二氧化硅广泛存在于自然界中，它是矿石、硅酸盐、水泥等的主要成分，因此SiO2的成分分析非常重要，根据资料显示，目前测定SiO2含量的方法很多，主要有经典化学法、Ｘ射线荧光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等等。
1 测量方法
1.1 重量法
依据文献报导，测SiO2含量的重量法不少，有动物胶凝聚重量法、聚环氧乙烯凝聚重量法、C T A B ( 季胺盐) 凝聚重量法、盐酸脱水重量、高氯酸脱水重量法、以长碳链季铵盐十六烷基三甲基溴化铵(简称CTMAB)为沉淀剂的重量法、HF-HNO3-HClO3 处理试样的新SiO2重量法等等。
动物胶凝聚重量法：此法是在SiO2的测定中通常使用的方法，将试样用碱熔融，加沸水浸取、酸化、蒸干，在盐酸介质中使用动物胶把硅酸凝聚，沉淀、过滤后灼烧至恒重；以CTMAB为沉淀剂的重量法：CTMAB在溶液中带正电荷，因此可直接将硅酸沉淀，得到疏松且易洗涤的沉淀，这种方法在分析时间上比动物胶重量法缩短三分之二以上，此方法在滑石中SiO2的测量误差在1%以内；以HF-HNO3-HClO3 处理试样的新SiO2重量法：利用HF-HNO3-HClO3处理试样，解决了经典方法中采用HF-H2SO4 处理试样，在800 ℃灼烧时不能将其金属元素全部转变为氧化物的难题，从而得到令人满意的结果。
重量法一般被看作是测定SiO2的经典方法，准确度高，但是重量法也有不少缺点，比如操作繁琐，分析周期长等等，目前已被容量法、比色法等取代。
1.2 比色法
比色法一般用于检测SiO2含量小于2%的试样，包括硅钼蓝和硅钼黄两种方法。硅钼黄方法基于钼酸铵与单硅酸在适宜的情况下生成了黄色的硅钼黄，而硅钼蓝方法是用还原剂把硅钼黄还原成硅钼蓝。在预定的条件下，依据黄色或者蓝色的硅钼黄或硅钼蓝的颜色深度测出SiO2的含量。虽然硅钼黄法能比硅钼蓝法测出较高含量的SiO2，但由于前者的灵敏度远低于后者的，因此一般选用硅钼蓝比色法测定少量的SiO2。
已有很多研究者在前人研究成果的基础上，采用硅钼蓝比色法对高含量SiO2的试样进行试验。白韵兰等提出硅钼兰分光光度法检测高含量SiO2具有快速、简便的优点，作者通过试验验证了硅钼杂多酸的稳定性等特性，从而获得了该方法的最佳条件，同时作者进一步通过改进试验装置等措施保证了检测的精密度和准确度，其检测的结果准确性不亚于重量法和容量法，并且加快了测定速度。还有研究者以抗坏血酸作为还原剂，草酸与柠檬酸混合液作为掩蔽剂，在检测时，不仅可以消除共存元素的干扰，还可以简化分析步骤。且该方法对于分析SiO2含量在90%以下的样品都可得到符合要求的测定结果。
1.3 氟硅酸钾容量法
1926年，A.Travers首先提出了用氟硅酸钾容量法测定硅，随后国内外分析研究者们对该方法展开了大量的探讨与研究。目前，该方法已经成功应用于粘土、矿石、水泥、钾水玻璃、地质样品、硅石等试样中SiO2含量的检测。
薛淳等探讨了使用氟硅酸钾法测定粘土中SiO2含量的方法，并主要分析了导致测定结果偏高和偏低的主要原因。李淑玲为钾水玻璃中SiO2的测定探索出了一个快速、有效、简洁、易推广的氟硅酸钾容量法，比重量法的工作效率高30倍以上。周晓芬通过多次探索发现氟硅酸钾容量法是一种测定锰矿石中SiO2含量的切实可行的方法，并通过探讨熔剂、沉淀温度、空白等因素对测定锰矿石中SiO2含量的影响，最终找到了该方法的最适宜条件。崔金娟等在GB/T176-2008的基础上，综合优化了氟硅酸钾容量法检测水泥中SiO2含量的各个步骤的操作要点，并展开了相应的试验与探讨，以提高该方法的准确度。石文君进一步解析了氟硅酸钾容量法检测水泥中SiO2含量的误差，对试验人员的具体操作有很大的指导作用。聂淑兰采用氟硅酸钾容量法检测硅石中SiO2的含量，该方法用镍坩埚取代重量法中价格贵重的铂金坩埚，降低了试验成本。为了提高氟硅酸钾容量法测定SiO2的准确度和稳定性，研究者们还对该方法的测定条件及产生误差的原因进行了研究，包括氟硅酸钾发生沉淀的介质和酸度、KCl的加入形式和用量、KF的用量、对沉淀的处理（过滤、洗涤、水解及滴定）以及残余酸的中和操作，并对方法进行改进等。
1.4 Ｘ射线荧光光谱法（XRF）
相对于传统化学方法，XRF检测速度快、测定范围宽、准确度高、分析的元素多、可同时直接分析粉末、液体和固体样品的元素含量。该方法已用于石灰石、白云石、铝土矿物及高铝质耐火砖等样品中SiO2的检测。
XRF对样品的处理主要采用熔融法和压片法。这两种方法各有利弊。压片法制样相对简单，但是样品经过灼烧后极容易吸收大气中的水和二氧化碳，且吸水能力远大于硅胶的吸水能力，不容易保存，所以需要消耗大量的标样。已有文献报道可通过对一部分样品直接进行压片测定，与此同时，对另一部分样品进行灼烧试验得到灼烧减量，可极大地节省对标样的用量。相对压片法，熔融法能有效地降低元素间的吸收-增强效应，消除样品的化学态和粒度效应、不均匀性，提高方法的精密度和准确度。但高温熔融由于试样的灼失量会给分析带来误差，因此需要对分析结果进行校正，从而得到良好的结果。
1.5 电感耦合等离子体发射光谱法（ICP－AES）
由于传统化学法操作步骤繁琐、劳动强度大、效率低等，难以达到生产中要求的快速检测的目标，而X射线荧光光谱仪器价格昂贵，因此研究者们也逐渐开始用ICP－AES法检测铬矿石、稀土精矿、烧结矿、白云石等样品中SiO2的含量。
王小强等运用改进的ICP－AES方法检测铬矿石中SiO2的含量，并综合考虑了熔剂用量、基体干扰等因素对试验的影响，选用金内标校正法改善分析的精密度，最终得到的测定值与传统化学法的试验结果相吻合，目前该方法已经应用于实际测试工作。稀土精矿中SiO2的含量会影响稀土的冶炼工艺，所以要严格控制SiO2的含量，而对于样品成分复杂的稀土精矿，李玉梅等采用ICP－AES方法测定其中SiO2的含量，作者通过试验综合考察了各种稀土精矿的共存元素干扰情况，从中选出了比较理想的发射谱线，并确定了该方法的检出下限，作者也进一步将光谱法的测定结果与原国标法进行对照试验，发现测定结果基本保持一致，因此ICP－AES法可以用来准确检测稀土精矿中SiO2的含量。还有研究者使用ICP－AES方法同时检测白云石和石灰石中SiO2、CaO、MgO、Al2O3、Fe2O3的含量，并筛选出最优的谱线组合、积分时间及RF功率，该方法具有分析用时短、精密度好、准确度高等优点，适用于大批量白云石和石灰石样品的准确快速分析。
1.6 其他方法
冯其璜等以氟电极作为指示电极，采用直接电位法分析水泥生、熟料中SiO2的含量。利用KOH-KNO3或者KOH亚熔盐法低温分解铬矿，采用氟硅酸钾滴定法分析SiO2的含量。以聚环氧乙烷作为凝聚剂的重量法—钼蓝光度法分析锂辉石、锂云母中SiO2的含量。采用高氯酸重量法—钼蓝光度法分析钽铌矿中SiO2的含量。以高氯酸脱水重量法-ICP－AES分析富铌渣中SiO2的含量。
2 结论
这些方法均可以用来分析试样中SiO2的含量，在实际的检测工作中，要依据待测样品的不同特点来选择合适的分析方法，从而得到较理想的检测结果。
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参考文献
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［２］薛淳,车万里.氟硅酸钾容量法测定粘土中二氧化硅方法探讨[J].广东建材,1996:24-25.
［３］李淑玲.钾水玻璃中二氧化硅快速测定方法的探讨[J].无机盐工业,2012,44(5):50-52.
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［７］聂淑兰.氟硅酸钾容量法测定硅石中二氧化硅的含量[J].铁合金,2014(2):53-55.
［８］王小强,杨惠玲.电感耦合等离子体发射光谱法测定铬矿石中的二氧化硅[J]. 岩矿测试,2012,31(5):820-823.
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