Способ определения кремния в растворах

 

Использование: изобретение относится к области аналитической химии, а именно к электрохимическим методам определения кремния, и может быть использовано на предприятиях химической промышленности для прямого определения кремния в растворах. Сущность изобретения: способ заключается в добавлении к анализируемой пробе 10-15%-ного раствора сульфата натрия, метилэтилкетона, растворов соляной кислоты и молибдена аммония и вольтамперометрическом детектировании молибдокремниевой гетерополикислоты на угольном пастовом электроде.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к электрохимическим методам анализа, и может быть использовано на предприятиях химической промышленности для определения кремния в технологических растворах.

При изготовлении оксида циркония ZrO₂ содержание кремния в технологических растворах, содержащих приблизительно 50-150 г/л ZrO₂ и приблизительно 150 г/л HNO₃, необходимо контролировать на уровне 1-10 мг/л, т.к. кремний значительно влияет на качество конечного продукта.

Известен дистилляционно-фотометрический способ определения кремния в соединениях циркония [1] Способ состоит в том, что пробу приблизительно 0,2 г ZrO₂ растворяют в воде, вносят 1 мл 5%-ного раствора H₂F₂ и отгоняют кремний в виде SiF₄. Далее SiF₄ поглощают водой и определяют кремний, измеряя оптическую плотность экстракта восстановленной молибдокремниевой гетерополикислоты (МКК). Время одного определения составляет 2,5-3 ч. Возможно определение кремния в интервале от 10 до 60 мкг. Недостатком способа является трудоемкость, т. к. необходимо предварительно отгонять кремний в виде SiF₄. Прямое определение кремния на уровне 1-10 мг/л в растворах, содержащих цирконий, невозможно из-за сильного мешающего влияния Zr (IV), также образующего гетерополикомплексы и катализирующего восстановление Mo (VI).

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения кремния в очищенных водах [2] заключающийся в том, что к аликвоте анализируемого образца воды прибавляют метилэтилкетон, растворы сильной кислоты, молибдена аммония и проводят вольтамперометрическое детектирование МКК на угольном пастовом электроде (УПЭ). Однако этот способ неприменим для прямого определения кремния из-за сильного мешающего влияния циркония.

Предлагаемый способ позволяет проводить прямое определение кремния в присутствии Zr (IV). Предлагаемый способ заключается в добавлении к анализируемой пробе 10-15%-ного раствора сульфата натрия, метилэтилкетона, растворов соляной кислоты и молибдата аммония и вольтамперометрическом детектировании МКК на УПЭ.

Отличие предлагаемого способа состоит в том, что предварительно к анализируемой пробе добавляют 10-15%-ный раствор сульфата натрия. Нами установлено, что при добавлении сульфата натрия Zr (IV) связывается в сульфатный комплекс, не мешающий вольтамперометрическому детектированию молибдокремниевой гетерополикислоты на УПЭ. Это позволяет определить до 1 мг/л кремния в присутствии приблизительно 50-150 г/л ZrO₂.

Пример 1. В полиэтиленовый стакан емкостью 30 мл помещают 0,5 мл технологического раствора производства оксида циркония, содержащего до 150 г/л ZrO₂ и 150 г/л HNO₃. Пробу разбавляют до 5 мл воды, прибавляют 1 мл 15%-ного раствора сульфата натрия, 0,1 мл 4,5 М раствора соляной кислоты и 0,1 мл 5% -ного раствора молибдата аммония. Далее в стакан вносят 10 мл 0,2 М цитратного буферного раствора с pH 2,5 и регистрируют переменно-токовые вольтамперограммы растворов и интервале от 0,0 В до -0,3 В (Ag/AgCl Э. ср.) со скоростью 5 мВ/с. Измеряют высоту пика с потенциалом -0,18 В. Содержание кремния определяют по градуировочному графику, построенному предварительно. При амперометрическом детектировании фиксируют значение силы тока восстановления МКК на шкале микроамперметра, и содержание кремния также определяют по градуировочному графику, построенному предварительно.

Пример 2. К анализируемой пробе прибавляют 1 мл 8%-ного раствора сульфата натрия, остальные условия аналогичны примеру 1. Вольтамперограмму МКК получить не удается из-за сильного мешающего влияния Zr (IV) взаимодействующего с Mo (VI) и препятствующего образованию гетерополикомплекса.

Пример 3. К анализируемому раствору прибавляют 1 мл 20%-ного раствора сульфата натрия, остальные условия аналогичны примеру 1. Высота пика на вольтамперограмме такая же, как в примере 1. Таким образом, дальнейшее увеличение концентрации раствора сульфата натрия нецелесообразно.

Предлагаемый способ позволяет определять кремний непосредственно в растворах, содержащих большие количества Zr (IV), минуя стадию разделения.

Формула изобретения

Способ определения кремния в растворах, заключающийся в добавлении к анализируемой пробе метилэтилкетона, растворов соляной кислоты и молибдата аммония и вольтамперометрическом детектировании молибдокремниевой гетерополикислоты на угольном пастовом электроде, отличающийся тем, что предварительно к анализируемой пробе добавляют 10 15%-ный раствор сульфата натрия.