专利名称：溶液中二氧化硅含量的测定方法
技术领域：
本发明涉及一种化学检测方法，特别是涉及二氧化硅含量不高而且带有颜色的试 样溶液(如铬酸阳极化封闭液)中二氧化硅含量的测定方法。
背景技术：
用于制造飞机的铝合金材料在喷漆前，表面需要进行阳极化处理。在铝合金的阳 极化处理过程中，如果阳极化的铬酸溶液中存在二氧化硅，将导致阳极化处理后的铝合金 板在后续的喷漆过程中的附着力降低，因此，在整个极化生产流程中，二氧化硅的含量是必 须严格控制的。在整个生产流程的各个操作流程中涉及到的槽液，包括配制槽液的去离子 水等都需要测量二氧化硅的含量。常用的SiO2的分析方法有多种，包括重量法、容量法、比色法等。其中在测定水中 二氧化硅的方法中，比色法因为其方法的简便而被广泛使用，在比色法中又分为硅钼黄分 光光度法和硅钼蓝分光光度法。在比色法中通常是用硅钼黄法测定SiO2含量。在pH为约1. 2时钼酸铵与水中硅 酸反应，生成黄色可溶的硅钼杂多酸络合物(H4Si (Mo3Oltl)4),在一定浓度范围内，其黄色与 二氧化硅的浓度成正比。而硅钼蓝分光光度法中，是在硅钼黄分光光度法的基础上，当生成黄色可溶的硅 钼杂多酸络合物后，通过加入1，2，4_氨基萘酚磺酸还原剂，使生成的硅钼黄还原成兰色的 络合物(硅钼蓝)。由于铬酸阳极化溶液中铬离子的存在，溶液本身显黄色，对硅钼黄分光光度法中 生成的黄色可溶硅钼杂多酸络合物产生影响，干扰最后的测量结果。采用硅钼蓝分光光度法时，通常采用1，2，4_氨基萘酚磺酸作为还原剂。还原剂1， 2,4-氨基萘酚磺酸的配制方法较复杂，使用不方便，而且不容易保存。
发明内容
本发明的目的是提供一种测定二氧化硅含量不高(如5ppm以下)而且溶液带有 颜色的液体试样中的二氧化硅含量的方法，如铬酸阳极化液中二氧化硅含量的测定方法。 由于该方法采用合适的试剂，消除了干扰，用该方法能快捷、准确地对铬酸阳极化液等溶液 的二氧化硅含量进行测定，节约成本，有利于实际生产中便捷地监测铬酸阳极化液中二氧 化硅含量。该方法不仅适合测定铬酸阳极化液中的二氧化硅含量，还适用于其他二氧化硅 含量不高(5ppm以下)而且本身溶液带有颜色的液体试样。根据本发明，溶液中二氧化硅含量的测定方法，包括如下步骤配制一系列5ppm以下浓度的标准二氧化硅溶液分别置于比色管中，用蒸馏水稀 释至刻度； 加硫酸调节待测溶液的PH为1. 2 ； 加稍微过量钼酸铵溶液，摇勻并静置20 30分钟；
再加稍微过量草酸溶液，立即加稍微过量硫酸亚铁铵溶液，摇勻并静置15分钟；以不加SiO2的一份空白溶液作为参比液，在分光光度计上测取吸光度，绘制二氧 化硅标准曲线；取适量待测溶液于比色管中，用蒸馏水稀释至刻度；加硫酸调节pH为1. 2，加稍微过量钼酸铵溶液，摇勻并静置20 30分钟；再加稍微过量草酸溶液后，立即加稍微过量硫酸亚铁铵溶液，摇勻并静置15分 钟；以同样的空白溶液作为参比液，在分光光度计上测取吸光度；根据绘制的二氧化硅标准曲线和测定的待测溶液的吸光度，计算该溶液中二氧化 硅的含量。优选地，过量的草酸溶液是重量百分比浓度为10%的草酸溶液2ml或更多。优选地，过量钼酸铵溶液是重量百分比浓度为10%的钼酸铵溶液2ml或更多。优选地，过量硫酸亚铁铵溶液是重量百分比浓度为6 %的硫酸亚铁铵溶液2ml或 更多优选地，比色管为IOOml比色管。优选地，配制二氧化硅标准溶液采用优级纯硅酸钠。优选地，本发明的方法用于测定铬酸阳极化封闭液中二氧化硅含量。优选地，本发明中分光光度计为723N型，采用波长为760nm。本发明方法适用于二氧化硅含量在5ppm以下的溶液中二氧化硅含量的测定，当 溶液中二氧化硅含量超过5ppm时，可以通过首先将溶液进行稀释，使其二氧化硅含量在 5ppm以下，再进行测量。本发明的方法优选地用于测定铬酸阳极化封闭液中二氧化硅含量。根据本发明的方法，测定铬酸阳极化封闭液中二氧化硅含量的过程，包括如下步 骤用优级纯硅酸钠配制一系列5ppm以下浓度的二氧化硅标准溶液分别置于IOOml 比色管中，用蒸馏水稀释至IOOml刻度； 加2N硫酸溶液调节溶液的PH为1. 2 ；加重量百分比浓度为10%的钼酸铵溶液至少2ml，摇勻并静置20 30分钟；再加重量百分比浓度为10%草酸溶液至少2ml，立即加重量百分比浓度为6%的 硫酸亚铁铵溶液至少2ml，摇勻并静置15分钟；以不加SiO2的一份空白溶液作为参比液，在723N型分光光度计上用760nm波长 光测取吸光度，绘制二氧化硅标准曲线；取适量待测的铬酸阳极化封闭液于IOOml比色管中，用蒸馏水稀释至IOOml刻 度；加2N硫酸溶液调节溶液的pH为1. 2，加重量百分比浓度为10%的钼酸铵溶液至 少2ml，摇勻并静置20 30分钟；再加重量百分比浓度为10%的草酸溶液至少2ml，立即加重量百分比浓度为6% 的硫酸亚铁铵溶液至少2ml，摇勻并静置15分钟；以同样的空白溶液作为参比液，在723N型分光光度计上用760nm波长光测取吸光度；根据绘制的二氧化硅标准曲线和测定的铬酸溶液的吸光度，计算该溶液中二氧化 硅的含量。铬酸阳极化封闭液是用去离子水配制标称浓度为26克/100加仑(约为70ppm) 的铬酸和18克/100加仑的铬酸钠或26克/100加仑的铬酸镁溶液或者22克/100加仑铬 酸钾溶液。通常，对于铬酸阳极化封闭槽，按下列参数维护溶液六价铬45 1OOppm (以 Cr6+ 计)PH3. 2 3. 8硅酸盐IOppm (最多，以SiO2计)总溶解固体(T.D.S) 250ppm (最大)为了保证铬酸阳极化液中的二氧化硅含量在IOppm以下，需要测定如上述铬酸溶 液那样带有颜色的溶液中的二氧化硅含量。为此提出了本发明的测定方法。本发明的方法 适合测定二氧化硅含量在5ppm以下的溶液中二氧化硅含量，当溶液中二氧化硅含量超过 5ppm时，可先将溶液稀释使其二氧化硅含量在5ppm以下后再进行测定。通过反复实验，确定了本发明的各种检测试剂及其用量。本发明中所用试剂优选为硫酸用来调节待测铬酸阳极化封闭液的pH值，优选采用浓度为2N的硫酸溶液；钼酸铵其与二氧化硅反应生成硅钼杂多酸络合物H4Si (Mo3Oltl)4，优选采用重量百 分比浓度为10%的钼酸铵溶液；草酸用于屏蔽丹宁、铁硫化物和磷酸盐的干扰，优选采用重量百分比浓度为 10%的草酸溶液；硫酸亚铁铵由硫酸亚铁铵代替1，2，4_氨基萘酚磺酸作为还原剂，用于使生成的 硅钼黄还原成兰色，优选采用重量百分比浓度为6%的硫酸亚铁铵溶液(每IOOml加6滴 (1比1浓度的)H2SO4溶液)。在还原剂的选择上，为了克服原还原剂1，2，4_氨基萘酚磺酸配制方法比较复杂， 使用不便，而且不容易保存的问题，用硫酸亚铁铵替代1，2，4_氨基萘酚磺酸。硫酸亚铁铵 是一个更常用的化学试剂，比原还原剂1，2，4_氨基萘酚磺酸更容易得到而且更易配制和 使用，而且保存时间较长且保存条件更便捷。在铬酸阳极化液中测定二氧化硅含量时，溶液的酸度及共存离子等因素对测量结 果都有较大影响。丹宁、大量的铁硫化物和磷酸盐都会干扰测定。本发明通过在铬酸阳极 化液中加入草酸能够破坏磷钼酸，消除其干扰并降低丹宁的干扰。草酸的加入量只要能足 以屏蔽干扰物质的影响即可，一般稍微过量添加，优选为重量百分比浓度10%的草酸溶液 至少2ml。铬酸阳极化液呈弱酸性，因此通过加入酸溶液将铬酸阳极化液的pH值调节为 1. 2，以使溶液中的二氧化硅适宜与钼酸铵反应。对于酸的选择没有特别限制，对于采用硫 酸亚铁铵还原剂时优选采用硫酸调节溶液的pH值，更优选2N的硫酸溶液。根据本发明的溶液中二氧化硅含量的测定方法，用扣除空白方法消除铬酸阳极化 液中铬离子及玻璃器皿的影响，再用比色法，于波长760nm处测定其吸光度并与硅标准曲线对照求得二氧化硅的浓度，得到二氧化硅的含量。但并不仅仅限于760nm，只要适合于蓝 光的波长都可用。本发明方法采用合适的试剂，可以消除干扰，并能快捷、准确地对铬酸阳极化液等 溶液的二氧化硅含量进行测定，有利于实际生产中便捷地监测铬酸阳极化液中二氧化硅含 量。该方法不仅适合测定铬酸阳极化液中的二氧化硅含量，还适用于其他二氧化硅含量不 高而且本身溶液带有颜色的液体试样。
图1是本发明的实施例的二氧化硅标准曲线。图2是本发明的比较例的二氧化硅浓度曲线。
具体实施例方式以下通过结合具体实施例对本发明的溶液中二氧化硅含量的测定方法进行详细 说明。实施例该实施例以铬酸阳极化封闭液中二氧化硅含量的测定为例。铬酸阳极化封闭液是用去离子水配制标称浓度为26克/100加仑(约为70ppm) 的铬酸和18克/100加仑的铬酸钠或26克/100加仑的铬酸镁溶液或者22克/100加仑铬 酸钾溶液。通常，对于铬酸阳极化封闭槽，按下列参数维护溶液六价铬45 IOOppm (以 Cr6+ 计)PH3. 2 3. 8硅酸盐IOppm (最多，以SiO2计)总溶解固体(T.D.S) 250ppm (最大)为了保证铬酸阳极化液中的二氧化硅含量在IOppm以下，需要测定如上述铬酸溶 液那样带有颜色的溶液中的二氧化硅含量。所用试剂为硫酸2N;钼酸铵10% (重量百分比浓度，下同)；草酸10% (重量百分比浓度，下同)；硫酸亚铁铵6% (重量百分比浓度)(每IOOml加6滴(1比1溶液)H2SO4)。在测定铬酸阳极化封闭液中二氧化硅含量时，首先，配制二氧化硅标准溶液溶解4. 7307克硅酸钠(Na2SiO3 · 9H20 · GR)于1升蒸馏水中，此溶液含SiO2Img/ ml (A)，取㈧溶液IOml于IOOOml容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇勻，此溶液含 SiO2IOy g/ml (B)。其次，绘制二氧化硅标准曲线。(1)吸取二氧化硅标准溶液(B) 0，1.0，3.0，5.0，7.0，......毫升，分别置于IOOml
比色管中，加蒸馏水稀释至IOOml ；(2)加(2N)H2S043ml，力口 (10% )钼酸铵 2ml。摇勻，静置 20 30 分钟；
(3)加(10% )草酸溶液2ml，立即加(6% )硫酸亚铁铵溶液2ml，摇勻。静置15 分钟；(4)以不加SiO2W—份空白参比液，在723N型分光光度计上760nm波长测取每种 溶液的吸光度，绘制曲线。采用钼蓝法，在723N型分光光度计上，用波长为760nm，测得的每种溶液的吸光度 值如表1中Bl B5所示。所绘制的二氧化硅标准曲线如图1所示，基本成线性。最后，测定铬酸阳极化封闭液试样中二氧化硅含量。(1)准确吸取稀铬酸阳极化封闭液20ml置于IOOml比色管中，用蒸馏水稀释至 IOOml ；(2)加(2N)H2S043ml，力口 (10% )钼酸铵 2ml。摇勻，静置 20 30 分钟；(3)加(10% )草酸溶液2ml，立即加(6% )硫酸亚铁铵溶液2ml，摇勻。静置15 分钟；(4)以同样的空白溶液作为参比液，在723N型分光光度计上760nm波长测取溶液 的吸光度。(5)根据绘制的二氧化硅标准曲线和测定的待测溶液的吸光度，计算该溶液中二
氧化硅的含量。在723N型分光光度计上760nm波长测得的试样槽液的吸光度如表1中Al。表 权利要求
溶液中二氧化硅含量的测定方法，包括如下步骤配制一系列5ppm以下浓度的二氧化硅标准溶液分别置于比色管中，用蒸馏水稀释至刻度；加硫酸调节标准溶液的pH为1.2；加过量钼酸铵溶液，摇匀并静置20～30分钟；再加过量草酸溶液，立即加过量硫酸亚铁铵溶液，摇匀并静置15分钟；以不加SiO2的一份空白溶液作为参比液，在分光光度计上测取吸光度，绘制二氧化硅标准曲线；取适量待测溶液于比色管中，用蒸馏水稀释至刻度；加硫酸调节溶液的pH为1.2，加过量钼酸铵溶液，摇匀并静置20～30分钟；再加过量草酸溶液后，立即加过量硫酸亚铁铵溶液，摇匀并静置15分钟；以同样的空白溶液作为参比液，在分光光度计上测取吸光度；根据绘制的二氧化硅标准曲线和测定的待测溶液的吸光度，计算该溶液中二氧化硅的含量。
2.如权利要求1所述的溶液中二氧化硅含量的测定方法，其特征在于，所述的过量钼 酸铵溶液是重量百分比浓度为10%的钼酸铵溶液至少2ml。
3.如权利要求1或2所述的溶液中二氧化硅含量的测定方法，其特征在于，所述的过量 草酸溶液是重量百分比浓度为10%草酸溶液至少2ml。
4.如权利要求1 3任一所述的溶液中二氧化硅含量的测定方法，其特征在于，所述的 过量硫酸亚铁铵溶液是重量百分比浓度为6%的硫酸亚铁铵溶液至少2ml。
5.如权利要求1 4任一所述的溶液中二氧化硅含量的测定方法，其特征在于，当所述 待测溶液的二氧化硅含量大于5ppm时，在取适量待测溶液之前还包括稀释待测溶液的步 骤，即用蒸馏水将待测溶液稀释到二氧化硅含量在5ppm以下。
6.如权利要求1 5任一所述的溶液中二氧化硅含量的测定方法，其特征在于，所述比 色管为IOOml比色管。
7.如权利要求1 6任一所述的溶液中二氧化硅含量的测定方法，其特征在于，配制二 氧化硅标准溶液采用优级纯硅酸钠。
8.如权利要求1 7任一所述的溶液中二氧化硅含量的测定方法，其特征在于，所述的 分光光度计为723N型，采用波长为760nm。
9.如权利要求1 8任一所述的溶液中二氧化硅含量的测定方法，其特征在于，所述溶 液为铬酸阳极化封闭液。
10.铬酸阳极化封闭液中二氧化硅含量的测定方法，所述方法包括如下步骤配制一系列5ppm以下浓度的二氧化硅标准溶液分别置于IOOml比色管中，用蒸馏水稀 释至IOOml刻度；加2N硫酸溶液调节溶液的pH为1. 2 ；加重量百分比浓度为10%的钼酸铵溶液2ml，摇勻并静置20 30分钟； 再加重量百分比浓度为10%草酸溶液2ml，立即加重量百分比浓度为6%的硫酸亚铁 铵溶液2ml，摇勻并静置15分钟；以不加SiO2的一份空白溶液作为参比液，在723N型分光光度计上用760nm波长光测取吸光度，绘制二氧化硅标准曲线；取适量待测的铬酸阳极化封闭液于IOOml比色管中，用蒸馏水稀释至IOOml刻度； 加2N硫酸溶液调节溶液的pH为1. 2，加重量百分比浓度为10%的钼酸铵溶液2ml，摇 勻并静置20 30分钟；再加重量百分比浓度为10%的草酸溶液2ml后，立即加重量百分比浓度为6%的硫酸 亚铁铵溶液2ml，摇勻并静置15分钟；以同样的空白溶液作为参比液，在723N型分光光度计上用760nm波长光测取吸光度； 根据绘制的二氧化硅标准曲线和测定的铬酸溶液的吸光度，计算该溶液中二氧化硅的 含量。
全文摘要
溶液中二氧化硅含量的测定方法，包括配制一系列5ppm以下浓度的标准二氧化硅溶液分别置于比色管中，用蒸馏水稀释至刻度；加硫酸调节待测溶液的pH为1.2；加过量钼酸铵溶液，摇匀并静置20～30分钟；再加过量草酸溶液，立即加过量硫酸亚铁铵溶液，摇匀并静置15分钟；以不加SiO2的一份空白溶液作为参比液，在分光光度计上测取吸光度，绘制二氧化硅标准曲线；取适量待测溶液于比色管中；加硫酸调节pH为1.2，加过量钼酸铵溶液，摇匀并静置20～30分钟；再加过量草酸溶液后，立即加过量硫酸亚铁铵溶液，摇匀并静置15分钟；以同样的空白溶液作为参比液，在分光光度计上测取吸光度；根据绘制的二氧化硅标准曲线和测定的待测溶液的吸光度，计算该溶液中二氧化硅的含量。
文档编号G01N21/31GK101988892SQ200910055649
公开日2011年3月23日 申请日期2009年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者吴红儿 申请人:中国商用飞机有限责任公司;上海飞机制造有限公司