RU2554784C1 - Способ определения аморфного диоксида кремния в промышленных аэрозолях, содержащих элементный кремний - Google Patents
Способ определения аморфного диоксида кремния в промышленных аэрозолях, содержащих элементный кремний Download PDFInfo
- Publication number
- RU2554784C1 RU2554784C1 RU2014113044/15A RU2014113044A RU2554784C1 RU 2554784 C1 RU2554784 C1 RU 2554784C1 RU 2014113044/15 A RU2014113044/15 A RU 2014113044/15A RU 2014113044 A RU2014113044 A RU 2014113044A RU 2554784 C1 RU2554784 C1 RU 2554784C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- silicon dioxide
- amorphous silicon
- sample
- solution
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к аналитической химии кремния и его кислородных соединений и может быть использовано в медицине, промышленно-санитарной химии и охране окружающей среды. Способ включает предварительную обработку пробы неорганическим реагентом и определение кремния спектрофотометрическим методом по окрашенному в синий цвет кремнемолибденовому комплексу с последующим перерасчетом на диоксид кремния, причем в качестве реагента используют 20%-ный раствор борофтористоводородной кислоты, а обработку проводят при температуре 70±2°С в течение 40 мин. Достигается повышение селективности анализа. 4 табл.
Description
Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к аналитической химии кремния и его кислородных соединений, и может быть использовано для определения аморфного диоксида кремния в медицине, промышленно-санитарной химии и охране окружающей среды (атмосферный воздух).
Известен способ определения кремния, включающий взаимодействие образца с вскрывающим реагентом при нагревании, последующее выщелачивание образовавшегося спека и атомно-абсорбционное определение кремния в полученном растворе с использованием эталона, где в качестве вскрывающего реагента используют гидрофторид аммония, в качестве эталона раствор гексафторисиликата аммония, а выщелачивание осуществляют водой (патент RU №2157523, МПК7 G01N 31/00, G01N 1/28, G01N 21/73, опубл. 10.10.2000). Способ позволяет определять соединения кремния в горных силикатных породах в интервале от 0,01 до 100%. Вскрытие пробы осуществляют путем взаимодействия образца с гидрофторидом аммония при нагревании. В ряде случаев разложение труднорастворимых образцов проводят при повышенном давлении в автоклавах. Спек выщелачивают водой, количественно отделяют раствор от нерастворимого осадка и в полученном растворе определяют кремний.
Однако данный способ пригоден лишь для суммарного определения кислородных соединений кремния и требует специального аппаратурного оформления.
Известен фотометрический способ определения диоксида кремния (ГОСТ 26318.2-84). При малом содержании кремния и, соответственно, его кислородных соединений вскрытие пробы осуществляют сплавлением навески образца борно-литиевой смесью при t=900-950°C. Плав растворяют в соляной кислоте. Определение производят фотометрическим способом по окрашенному в синий цвет кремнемолибденовому комплексу, образующемуся при взаимодействии иона кремния с молибденовокислым аммонием в кислой среде.
Однако данный способ пробоподготовки не избирателен, т.к. при наличии в пробе кристаллического диоксида кремния и элементного кремния получают завышенные результаты по содержанию аморфного диоксида кремния.
Также известен способ определения кристаллического диоксида кремния в пыли, включающий предварительную обработку пробы неорганическим реагентом, сплавление, растворение, введение молибдата аммония, винной и аскорбиновой кислот и последующее измерение оптической плотности, где в качестве реагента используют 10%-ный раствор гидроксида натрия и обработку ведут при 100°С в течение 10 мин (патент SU №1702229, МПК5 G01N 1/28, 31/22, опубл. 31.12.1991) - аналог.
Указанный способ пробоподготовки не может быть использован для определения аморфного диоксида кремния, т.к. в раствор переходит, наряду с аморфным диоксидом кремния, и элементный кремний, что приводит к получению завышенных результатов по аморфному диоксиду кремния.
Наиболее близким к заявляемому является спектрофотометрический способ определения аморфного диоксида кремния в производственной пыли (МУ по измерению концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны. - Москва, 1994 г. - Вып.12. - с.55-57).
Пробоподготовка по данному способу заключается в разложении анализируемого образца 5 см3 4%-ного раствора гидроксида натрия при кипячении на водяной бане в течение 5-7 мин. Затем добавляют 10-15 мл дистиллированной воды и содержимое тигля фильтруют через фильтр «синяя лента» в мерную колбу вместимостью 50 мл. Раствор нейтрализуют 5 см3 1н серной кислоты и по охлаждении доводят объем до метки дистиллированной водой.
Количественное определение аморфного диоксида кремния производят по окрашенному в синий цвет кремниймолибденовому комплексу, который образуется при взаимодействии кремниевой кислоты с молибдатом аммония в присутствии винной и аскорбиновой кислоты в сернокислой среде.
Способ предназначен для анализа промышленных аэрозолей, характеризуется высокой чувствительностью и используется в промышленно-санитарных лабораториях.
В методических указаниях при описании характеристики данного метода указано, что определению мешает элементный кремний.
В процессе пробоподготовки при кипячении щелочью растворяется не только аморфный диоксид кремния, но и элементный кремний, образующие кремниевую кислоту.
Следовательно, применение данного способа приводит к получению завышенных результатов определения аморфного диоксида кремния.
Аморфный диоксид кремния SiO2, как составляющая аэрозолей техногенного характера, образуется, как правило, при получении технически чистого кремния или сплавов с металлами (силикомарганец, силикохром, ферросилиций и др.). Лишь в природных соединениях, состоящих из аморфного диоксида кремния - трепел, диатомит, инфузорная земля - элементного кремния не обнаружено.
Задачей изобретения является повышение селективности способа определения аморфного диоксида в промышленных пылях в присутствии элементного кремния.
Техническим результатом является возможность количественного определения аморфного диоксида кремния в аэрозолях техногенного характера, содержащих элементный кремний.
Технический результат достигается тем, что в способе определения аморфного диоксида кремния в промышленных аэрозолях, содержащих элементный кремний, включающий предварительную обработку пробы неорганическим реагентом и определение кремния спектрофотометрическим методом по окрашенному в синий цвет кремнемолибденовому комплексу с последующим перерасчетом на диоксид кремния. Где в качестве реагента используют 20%-ный раствор борофтористоводородной кислоты, а обработку проводят при температуре 70±2°С в течение 40 мин.
С целью повышения селективности анализа в присутствии элементного кремния, в качестве реагента используют 20%-ный раствор борофтористоводородной кислоты.
Обработку пробы проводят при температуре 70±2°С в течение 40 мин. С целью полного перевода в раствор аморфного диоксида кремния SiO2.
При этом аморфный диоксид кремния переходит в раствор, образуя растворимое соединение фторосодержащего кремния H2SIF6. При фильтровании образующейся суспензии через фильтр «синяя лента» элементный кремний остается на фильтре; в растворе определяют ион кремния, который в сернокислой среде, количественно взаимодействуя с аммонием молибденовокислым, в присутствии винной и аскорбиновой кислот образует кремнемолибденовый комплекс синего цвета. Используя в качестве эталона государственный стандартный образец, строят градуировочный график и проводят измерения в соответствии с известной методикой.
В табл.1 представлены данные по определению растворимости образцов в зависимости от концентрации борофтористоводородной кислоты HBF4; в табл.2 - результаты зависимости растворимости от времени обработки.
Зависимость растворимости элементного кремния, аморфного и кристаллического диоксидов кремния от концентрации борофтористоводородной кислоты, %.
| Таблица 1 | |||||
| N | Образец | Концентрация HBF4, % | |||
| 5 | 10 | 20 | 40 | ||
| 1. | Аморфный диоксид кремния (аэросил) | 55,0 | 88,0 | 100 | 100 |
| 2. | Кристаллический диоксид кремния (кварц DQ12) | 0,75 | 1,75 | 2.5 | 3,5 |
| 3. | Кремний элементный | 0,10 | 0,25 | 0,25 | 0,55 |
Из табл.1 следует, что наиболее оптимальная концентрация HBF4 составляет 20%; при этом аморфный диоксид кремния полностью растворяется, а элементный кремний и кристаллический диоксид кремния остаются на фильтре. Повышение концентрации кислоты приводит к частичному растворению и кремния элементного, и кварца DQiz.
| Таблица 2 | |||||
| Зависимость растворимости кремния элементного и его диоксидов в 20%-ном растворе борофтористоводородной кислоты от времени обработки, % | |||||
| N п/п | Образец | Время растворения, мин | |||
| 10 | 20 | 40 | 60 | ||
| 1. | Кремний элементный | 0,0 | 0,10 | 0,15 | 0,30 |
| 2. | Аморфный диоксид кремния (аэросил) | 46,0 | 68,0 | 100,0 | 100,0 |
| 3. | Кристаллический диоксид кремния (кварц DQ12) | 1,0 | 2,1 | 2,5 | 3,3 |
Как следует из табл.2, при обработке проб 20%-ным раствором HBF4 в течение 40 мин наблюдается полное растворение образца аморфного диоксида кремния. Увеличение времени обработки, как и повышение концентрации кислоты, также приводит к частичному растворению других кремнесодержащих соединений, хотя эта зависимость (временная) менее выражена, чем влияние концентрации HBF4.
Проведенные испытания по результатам данных, представленных в таблицах 1 и 2, позволяют заключить, что при вскрытии проб промышленных аэрозолей, содержащих диоксиды кремния и элементный кремний, мешающее влияние элементного кремния устраняют обработкой 20%-ным раствором HBF4 при t=70±2°С в течение 40 мин. Увеличение концентрации кислоты, как и времени обработки, приводит к увеличению растворимости кристаллического диоксида кремния и элементного кремния. В указанных условиях происходит полное растворение аморфного диоксида кремния, а переход в раствор элементного кремния и кварца незначителен.
Данные приведены в процентах от навески, температура обработки составляла 70±2°С.
Из анализа научно-технической и патентной литературы заявляемой совокупности признаков определения аморфного диоксида кремния в промышленных аэрозолях, содержащих элементный кремний, нами не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень». Изобретение осуществляется следующим образом.
При осуществлении способа, тигель для кислотной обработки, мерную посуду, сосуды для хранения растворов и другое вспомогательное оборудование изготавливают из платины или тефлона для тигля или полиэтилена для мерной посуды и воронок.
Борофтористоводородную кислоту (HBF4) готовят в соответствии с Методическими указаниями по определению свободной двуокиси кремния в некоторых видах пыли (МУ №2391-81. - М.: Минздрав, 1981. - 6 с.) следующим образом: 32 г борной кислоты растворяют в 75 см 3 фтористоводородной кислоты в платиновой чашке, прибавляют 25 см3 дистиллированной воды, 15 см3 концентрированной соляной кислоты и оставляют на сутки. Затем жидкость декантируют. Менее концентрированные растворы готовят соответствующим разбавлением исходного концентрированного раствора дистиллированной водой. Для получения 20%-ного раствора в мерную колбу вместимостью 100 см3 вносят 20 см3 исходного раствора и доводят объем до метки водой.
Сущность способа поясняется результатами проведенного исследования по растворимости элементного кремния, кристаллического и аморфного диоксидов кремния в зависимости от концентрации борофтористоводородной кислоты и времени обработки. В качестве образцов для исследования взяты: элементный кремний, аморфный диоксид кремния (аэросил) и кристаллический диоксид кремния (кварц DQ12).
Пример 1. Готовят две серии искусственных смесей из пяти образцов, содержащих навески аморфного диоксида кремния - аэросила, и в качестве примеси элементарный кремний. Образцы аэросила предварительно выдерживают в термостате при температуре 105±5°С для удаления гигроскопичной влаги в течение 60 мин. Содержание кремния в образце элементного кремния составило 99,99%.
В платиновые тигли помещают по 5,0 мг аморфного диоксида кремния и по 2,5 мг элементного кремния, содержимое тиглей тщательно перемешивают серебряной палочкой.
По известному способу (в соответствии с МУ, М., 1994, вып.12, с.51-54) вскрытие пробы производят обработкой 4%-ным раствором гидроксида натрия при кипячении в течение 5-7 мин. Содержимое тиглей фильтруют через фильтр «синяя лента» в полиэтиленовую колбу вместимостью 50 см3.
Предлагаемый способ предусматривает обработку пробы 20%-ным раствором борофтористоводородной кислоты на водяной бане при t=70±2°C в течение 40 минут. Раствор разбавляют водой и фильтруют через фильтр «синяя лента» в полиэтиленовую мерную колбу вместимостью 50 см3.
В обеих сериях определение кремния с последующим пересчетом на диоксид кремния (коэффициент пересчета 2,14) производят спектрофотометрическим способом по окрашенному в синий цвет кремнемолибденовому комплексу.
Результаты сравнительного определения представлены в табл.3.
| Таблица 3 | ||||||
| Взято, мг | n | Найдено SiO2 пo способу | ||||
| Аэросил (аморфный SiO2) | Элементный кремний (Si) | известному | предлагаемому | |||
| мг | % | мг | % | |||
| 5,0 | 5 | 4,58±0,44 | 91,6±8,8 | 4,45±0,37 | 89,0±7,4 | |
| 2,5 | 4,49±0,60 | 83,9±11,2 | 0,05 | 2.1 | ||
Из таблицы следует, что использование известного способа определения аморфного диоксида кремния в образцах, содержащих элементный кремний, приводит к получению завышенных результатов за счет растворения элементного кремния в щелочном растворе.
Пример 2. Проведено определение аморфного диоксида кремния в образце техногенной пыли, отобранной в газоходе от рудно-термической печи в цехе производства кремния.
| Таблица 4 | |||||
| N n/n | Взято, мг | Найдено аморфного диоксида кремния по способу | |||
| известному | предлагаемому | ||||
| мг | % | мг | % | ||
| 1. | 5,0 | 4,00 | 80,00 | 3,09 | 61,76 |
| 2. | 10,0 | 8,55 | 85,45 | 6,99 | 69,94 |
| 3. | 15,0 | 12,35 | 82,30 | 10,31 | 68,76 |
Статистическая обработка результатов измерения, приведенная в табл.4, произведена по следующим формулам:
х1, x2, x3 - результаты отдельных измерений;
n - число измерений;
ΣXi - суммирование измерений;
Величину погрешности серии n измерений, обусловленную случайными причинами, оценивают средней квадратичной или стандартной ошибкой, вычисляемой по формуле:
При анализе пыли предлагаемым способом содержание аморфного диоксида кремния значительно ниже:
В пылевых образцах из газохода содержание элементного кремния составило 6,98±1,06%, что в пересчете на диоксид кремния составляет 14,94±2,26%.
Таким образом, завышенные результаты по определению аморфного диоксида кремния известным способом обусловлены наличием элементного кремния, который растворяется в щелочном растворе, что подтверждается измерениями как в серии искусственных смесей, так и при анализе техногенного аэрозоля.
Claims (1)
- Способ определения аморфного диоксида кремния в промышленных аэрозолях, содержащих элементный кремний, включающий предварительную обработку пробы неорганическим реагентом и определение кремния спектрофотометрическим методом по окрашенному в синий цвет кремнемолибденовому комплексу с последующим перерасчетом на диоксид кремния, отличающийся тем, что в качестве реагента используют 20%-ный раствор борофтористоводородной кислоты, а обработку проводят при температуре 70±2°С в течение 40 мин.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014113044/15A RU2554784C1 (ru) | 2014-04-03 | 2014-04-03 | Способ определения аморфного диоксида кремния в промышленных аэрозолях, содержащих элементный кремний |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014113044/15A RU2554784C1 (ru) | 2014-04-03 | 2014-04-03 | Способ определения аморфного диоксида кремния в промышленных аэрозолях, содержащих элементный кремний |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2554784C1 true RU2554784C1 (ru) | 2015-06-27 |
Family
ID=53498655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014113044/15A RU2554784C1 (ru) | 2014-04-03 | 2014-04-03 | Способ определения аморфного диоксида кремния в промышленных аэрозолях, содержащих элементный кремний |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2554784C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2694116C1 (ru) * | 2018-07-23 | 2019-07-09 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ определения содержания высокодисперсного диоксида кремния в шликере на основе кварцевого стекла |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU962205A1 (ru) * | 1980-07-03 | 1982-09-30 | Предприятие П/Я А-3732 | Способ определени двуокиси кремни |
| SU1065770A1 (ru) * | 1982-06-28 | 1984-01-07 | Сибирский государственный проектный и научно-исследовательский институт цветной металлургии | Способ определени двуокиси кремни |
| SU1376044A1 (ru) * | 1985-10-01 | 1988-02-23 | Московский научно-исследовательский институт гигиены им.Ф.Ф.Эрисмана | Способ определени кристаллического диоксида кремни в угольной пыли |
| SU1702229A1 (ru) * | 1989-10-03 | 1991-12-30 | Медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий | Способ определени кристаллического диоксида кремни в пыли |
| JP2008232747A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Miura Co Ltd | シリカ濃度測定装置 |
| RU2469303C1 (ru) * | 2011-07-29 | 2012-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе Российской академии наук | Способ количественного определения содержания диоксида кремния на поверхности кремния |
-
2014
- 2014-04-03 RU RU2014113044/15A patent/RU2554784C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU962205A1 (ru) * | 1980-07-03 | 1982-09-30 | Предприятие П/Я А-3732 | Способ определени двуокиси кремни |
| SU1065770A1 (ru) * | 1982-06-28 | 1984-01-07 | Сибирский государственный проектный и научно-исследовательский институт цветной металлургии | Способ определени двуокиси кремни |
| SU1376044A1 (ru) * | 1985-10-01 | 1988-02-23 | Московский научно-исследовательский институт гигиены им.Ф.Ф.Эрисмана | Способ определени кристаллического диоксида кремни в угольной пыли |
| SU1702229A1 (ru) * | 1989-10-03 | 1991-12-30 | Медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий | Способ определени кристаллического диоксида кремни в пыли |
| JP2008232747A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Miura Co Ltd | シリカ濃度測定装置 |
| RU2469303C1 (ru) * | 2011-07-29 | 2012-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе Российской академии наук | Способ количественного определения содержания диоксида кремния на поверхности кремния |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| МУ по измерению концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны. " М, 1994 г., вып. 12, с. 55-57. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2694116C1 (ru) * | 2018-07-23 | 2019-07-09 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ определения содержания высокодисперсного диоксида кремния в шликере на основе кварцевого стекла |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Portmann et al. | Determination of arsenic in sea water, marine plants and silicate and carbonate sediments | |
| Johnson et al. | Determination of molybdenum in plant tissue | |
| CN106198854A (zh) | 一种金合金中锌的测定方法 | |
| Stock et al. | The second dissociation constant of magnesium hydroxide | |
| RU2554784C1 (ru) | Способ определения аморфного диоксида кремния в промышленных аэрозолях, содержащих элементный кремний | |
| JP2013079940A (ja) | 重金属の回収方法およびそれに使用する重金属回収用試薬 | |
| Beiraghi et al. | Separation, Preconcentration and determination of Hg (II) Ion in Water Samples by Cloud Point Extraction Technique Coupled with UV-VIS Spectrophotometry using a New Complexing Agent | |
| Iwasaki et al. | So-called silica content of natural waters | |
| Kuchekar et al. | Solvent extraction and spectrophotometric determination of Cerium (IV) by using o-methoxy phenylthiourea as an analytical reagent | |
| CN102680307B (zh) | 含碳的钨合金中游离碳的收集方法和测定方法 | |
| Bhargava et al. | Rapid spectrophotometric determination of boron in steel | |
| Jeffery et al. | The determination of vanadium in silicate rocks and minerals with N-benzoyl-o-tolylhydroxylamine | |
| Motomizu et al. | Spectrophotometric determination of silicate with molybdate and Malachite Green by flotation-dissolution and filtration-dissolution methods | |
| CN106841074A (zh) | 氨基羟基脲的分析方法 | |
| JP2015179083A (ja) | 金属の回収方法および金属の回収試薬 | |
| CN106442361B (zh) | 碳化渣中碳化钛含量的检测方法 | |
| Carlton | Symmetrical diphenyl-guanidine as a standard in acidimetry and alkalimetry | |
| JPS5990048A (ja) | クロロシラン中のほう素不純物の検出法 | |
| Banerjee et al. | Extraction spectrophotometric method for determination of aluminium in silicates | |
| Close et al. | Chemical Analysis of Soda‐Lime‐Silica Glasses for Trace Quantities of Several Colorants | |
| RU2565214C1 (ru) | Способ очистки водных растворов от железа (iii) | |
| RU2229109C2 (ru) | Способ отбора и обработки проб для определения загрязненности поверхностей металлической ртутью и ее соединениями | |
| Codell et al. | Determination of Small Amounts of Chlorides in Titanium Sponge | |
| RU2597769C1 (ru) | Безопасный экстракционно-флуориметрический способ определения селена в воде | |
| Eggenkamp et al. | Analytical procedures for δ37Cl measurements |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170404 |