RU2082964C1

RU2082964C1 - Method for detection of silicon in solutions

Info

Publication number: RU2082964C1
Application number: RU92002218A
Authority: RU
Inventors: О.И. Гуренцова; Г.В. Прохорова; Е.А. Осипова; Н.Б. Зоров
Original assignee: Химический факультет МГУ им.М.В.Ломоносова
Priority date: 1992-10-26
Filing date: 1992-10-26
Publication date: 1997-06-27

Abstract

FIELD: analytical chemistry; electrochemical methods of detection of silicon. SUBSTANCE: method can be used at enterprises of chemical industry for direct detection of silicon in solutions. Method consists in addition of 10.0-15.0 solution of sodium sulfate, methylethylketone, solutions of hydrochloric acid and ammonium molybdenum to analyzed sample and in volt-ampere detection of molybdenum-silicon heteropolyacid on carbon-paste electrode. EFFECT: enhanced reliability.

Description

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. The invention relates to analytical chemistry, namely to electrochemical methods of analysis, and can be used at enterprises of the chemical industry to determine silicon in technological solutions.

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.In the manufacture of zirconium oxide ZrO _2, the silicon content in technological solutions containing approximately 50-150 g / l ZrO ₂ and approximately 150 g / l HNO ₃ must be controlled at a level of 1-10 mg / l, because silicon significantly affects the quality of the final product.

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).Known distillation-photometric method for the determination of silicon in zirconium compounds [1] The method consists in the fact that a sample of approximately 0.2 g of ZrO _{2 is} dissolved in water, 1 ml of a 5% solution of H ₂ F _{2 is} introduced and silicon is distilled off as SiF ₄ . Then, SiF _{4 is} absorbed by water and silicon is determined by measuring the optical density of the extract of reduced molybdenum-silicon heteropoly acid (MCC). The time of one determination is 2.5-3 hours. It is possible to determine silicon in the range from 10 to 60 μg. The disadvantage of this method is the complexity, because it is necessary to pre-distill silicon in the form of SiF ₄ . A direct determination of silicon at a level of 1–10 mg / L in solutions containing zirconium is impossible due to the strong interfering effect of Zr (IV), which also forms hetero-poly complexes and catalyzes the reduction of 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. Closest to the proposed method is the determination of silicon in purified water [2], which consists in adding methyl ethyl ketone, solutions of strong acid, ammonium molybdenum to an aliquot of the analyzed water sample and performing voltammetric detection of MCC on a carbon paste electrode (UPE). However, this method is not applicable for the direct determination of silicon due to the strong interfering effect of zirconium.

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. The proposed method allows a direct determination of silicon in the presence of Zr (IV). The proposed method consists in adding to the analyzed sample a 10-15% solution of sodium sulfate, methyl ethyl ketone, solutions of hydrochloric acid and ammonium molybdate and voltammetric detection of MCC on the UPE.

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.The difference of the proposed method lies in the fact that preliminary to the analyzed sample add a 10-15% solution of sodium sulfate. We found that when sodium sulfate is added, Zr (IV) binds to the sulfate complex, which does not interfere with the voltammetric detection of molybdenum-silicon heteropoly acid at the UPE. This allows you to determine up to 1 mg / l of silicon in the presence of approximately 50-150 g / l of ZrO ₂ .

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.Example 1. In a plastic cup with a capacity of 30 ml is placed 0.5 ml of a technological solution for the production of zirconium oxide containing up to 150 g / l ZrO ₂ and 150 g / l HNO ₃ . The sample is diluted to 5 ml of water, 1 ml of a 15% solution of sodium sulfate, 0.1 ml of a 4.5 M solution of hydrochloric acid and 0.1 ml of a 5% solution of ammonium molybdate are added. Then, 10 ml of a 0.2 M citrate buffer solution with a pH of 2.5 is added to the glass and alternating current voltammograms of the solutions are recorded in the range from 0.0 V to -0.3 V (Ag / AgCl E. cf.) at a rate of 5 mV / s The height of the peak with a potential of -0.18 V. is measured. The silicon content is determined according to a calibration graph constructed previously. During amperometric detection, the value of the MCC recovery current is fixed on the microammeter scale, and the silicon content is also determined by a calibration graph constructed previously.

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. Example 2. To the analyzed sample, 1 ml of an 8% sodium sulfate solution is added, the remaining conditions are similar to example 1. The MCC voltammogram cannot be obtained due to the strong interfering effect of Zr (IV) interacting with Mo (VI) and preventing the formation of a heteropolicomplex.

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. Example 3. To the analyzed solution add 1 ml of a 20% sodium sulfate solution, the remaining conditions are similar to example 1. The peak height on the voltammogram is the same as in example 1. Thus, a further increase in the concentration of sodium sulfate solution is impractical.

Предлагаемый способ позволяет определять кремний непосредственно в растворах, содержащих большие количества Zr (IV), минуя стадию разделения. The proposed method allows to determine silicon directly in solutions containing large amounts of Zr (IV), bypassing the separation stage.

Claims

The method for determining silicon in solutions, which consists in adding methyl ethyl ketone, solutions of hydrochloric acid and ammonium molybdate to the analyzed sample and voltammetric detection of molybdenum silicon heteropoly acid on a carbon paste electrode, characterized in that 10 15% sodium sulfate solution is added to the analyzed sample first.