冶金材料中亞鐵硅鉬藍光度法測硅的檢測研究

楊東美

摘要：硅元素在冶金分析中是一項重要的試驗項目。硅鉬藍光度法具有簡便、快速、靈敏度高等優點，廣泛應用于低硅含量的測定。本文基于摩爾吸光系數提出一個關于吸光度、質量分數、各檢測參數以及干擾因素之間關系的檢驗方程， 用于數據檢驗和檢查檢測質量。

關鍵詞：亞鐵硅鉬藍光度法；測硅；測量方法

1 測量原理

將試樣溶于碳酸鈉和硼酸的混合溶劑中，在一定酸度下，使硅酸與鉬酸銨相結合生成黃色的硅鉬酸。在硅鉬酸中加入草硫混酸以消除磷元素對整個實驗的影響，用硫酸亞鐵銨將硅鉬黃還原成硅鉬藍，最后采用硅的光度法進行測定。

工作曲線：以材質近似的不同硅含量標準樣品與試樣進行比較，標樣百分含量為橫坐標、吸光度為縱坐標繪制工作曲線。同時也可以采用相同基體加入硅的不同含量硅標準溶液進行工作曲線的繪制。

2 實驗部分

2.1 測量用試劑

①2%的高錳酸鉀溶液；

②稀硝酸（進行 1+5 處理）；

③2.5%的草酸溶液；

④1.5%的硫酸亞鐵銨溶液；

⑤呈堿性的鉬酸銨溶液：

a.18%的碳酸鉀溶液

b.9%的鉬酸銨溶液

c.將a、b兩種溶液等體積進行合并，儲存在塑料瓶中等待使用。將硫酸亞鐵銨稱取15g至于容器中，再將稀硫酸（1+1）1ml濕勻亞鐵鹽，最后用水將其稀釋溶解至1L后，搖勻放置容器中等待使用。

2.2 分析步驟

首先往250ml的高型燒杯內預熱下10ml的稀硝酸（1+5）樣品容清，令其先逸去黃色的氣體，之后再稱取待測樣品30mg，放置于250ml的高型燒杯之中，加入2—3滴2%的高錳酸鉀溶液，不停加熱直至液體沸騰，向沸騰中的2%高錳酸鉀溶液中立刻加入10ml的堿性鉬酸銨溶液，震蕩10秒鐘后再另加入40ml2.5%的草酸，與40ml1.5%的硫酸亞鐵銨均勻搖晃后以水作參照比較，扣除空白傾入比色杯中，在JQ系列以及JSB系列的分析儀器上進行測定，直接讀取顯示含量。

2.3 注意事項

在溶解40ml2.5%的草酸溶液和40ml1.5%的硫酸亞鐵銨溶液時，需要采用低溫溶解法。

3 結果分析

在對大量的含硅無機物進行比較分析后，在得出的檢測數據中我們能夠分析并且得到一個適用于實驗中所有數據及參數的檢測檢驗方程式：

A=kgwlv/VV。

在上述方程式中A—吸光度；

V—母液的定容體積；

V—顯色后的定容體積；

l—比色皿液程（cm）；

g—稱樣量（g）；

v—顯色所用到的分取量（l）；

w—質量分數（w%）；

k—系數。

當72型的分光光度計測定的波長為660nm時，k=2.98[1-0.1/C-0.25]，C的意義為顯色時以顯色時的溶液體積進行計算后的Fe3+的濃度（mg/ml）。當k取值為k=2.98，C的取值小于0.25mg/ml時，說明此刻k=2.98，，此時的顯色溫度大于40℃。

3.1 確定k的取值

K 是在經過試驗測定后才能確定的一個統計數值，其統計的范圍包括了各種牌號的鎳基合金、鐵合金、鋼合金、銅合金鋁合金，另外還包含了一部分礦石在硅鉬藍光度法的不同檢測條件，其置信力水平可達到95%。

3.2 顯色液中鐵含量的影響

（1）鐵元素的濃度對方程的影響

鐵元素在溶液中濃度的大小對方程具有一定影響，在室溫環境下顯色液中鐵的含量約占總含量的1-1.4mg/ml，在此狀況下，按照顯色時溶液的體積來計算，鐵在溶液中的含量每升高0.1mg/ml，在實驗還原后的溶液中硅鉬藍的吸光能力就會下降約1%。在實驗操作的過程中可以適當進行加水稀釋的方法或者少量分取的方法，來控制在試樣顯色和繪制工作曲線的實驗過程時鐵在溶液中的含量維持在10mg以下，其濃度也維持在0.4mg/ml之下。

（2）鐵總量對方程的影響

鐵元素在溶液中的含量對方程式的影響。在此次實驗過程中，實驗狀態處于室溫條件下時，鐵的濃度尚處于穩定時期，鐵的總量對還原后硅鉬藍物質吸光程度的干預影響比較小。而在鐵的濃度在溶液中為1mg/ml時，該溶液處于一種高濃度狀態，能符合方程式的鐵的總量甚至可以達到21mg，但在此時，溶液還原后其吸光的能力大大下降。

3.3 顯色溫度對方程的影響

在實驗顯色液中，當鐵在其中的濃度大于1.26mg/ml時，令其顯色的溫度對被還原后的硅鉬藍產生較大影響，主要表現在能顯著影響硅鉬藍的吸光度數值。而當實驗中加熱顯色液使其溫度升高，就可以降低甚至消除鐵濃度變化對整個方程式的干擾。當顯色液的溫度提高到35～50℃后，就可以發現顯色液能夠明顯消除甚至降低鐵對顯色液的影響。由此看來在做亞鐵硅鉬藍光度法測量實驗時，在顯色液中加入適量沸騰的蒸餾水，或者將顯色液放置在容器中沸水水浴加熱30秒，可以將實驗中還原后檢測出獲得的吸光度數值穩定在一個比較高的范圍。

4 總結

4.1 方程式的適用性

采用總結出來的方程式，我們可以套入測定不同硅含量材料中其吸光度的數值，來判定材料的適用程度；反之，我們也可以利用材料來驗證方程式的準確程度。在所選的全部材料中，硅鐵中硅的質量分數最高，由此可斷得在所選材料里硅鐵中硅的含量最高，而通過方程式檢驗，其測得的吸光度數值也是所有實驗材料中最高的。在所選的全部材料中，低合金中硅的質量分數最低，由此可斷得在所選材料里低合金中硅的含量最低，套入方程式檢驗后，其測得的吸光度數值也是所有實驗材料中最低的。由以上方程式套用檢驗可看出，實驗總結出的方程式是準確可靠的。

4.2 方程在實際生產中的應用

在化學生活中，方程式是一種化學反應的高度概括，此性質就決定了方程式的應用十分廣泛。方程式適用于在機器機械工業及冶金等工業中，對各類像是鋁合金、鐵合金、銅合金、鋼鐵、礦石等金屬進行套用引用，本次通過實驗總結出來的方程式就適合在無機材料中通過亞鐵硅鉬藍光度法進行檢測分析。利用此方程式，在日常的金屬檢測過程中就能對檢測整個過程中的各個參數進行篩選，同時還可以選擇減少實驗誤差的方式，例如：冷水溫中顯色、加入熱水保持檢測結果穩定以及沸水水浴加熱。

套用此方程式會令整個檢測過程方便快捷、可控性高，但要注意，雖然可以利用此方程式對實驗過程進行直接計算，但要著重注意方程式的計算結果與實際測量結果存在一定偏差。若利用方程式對繪制的工作曲線中各個工作轉折點進行檢查，就能夠在繪制工作圖的基礎上進一步檢查出所繪制的曲線上有所偏離的工作點是否存在因實驗過程或結果失誤所產生的非正常數值范圍內的偏離。

此方程式還可以對實驗過程中檢測出的待測物品的質量進行評估判定，若是套用方程式計算出的結果與繪制的工作曲線求得的值相差 4%時，本次檢測中得到的檢測結果就可以被認定為有誤差，當求得的值相差 10%甚至以上時，就基本可以確認本次檢測得到的結果是錯誤的，此次檢測失敗。導致失敗的因素有可能是工作人員存在操作失誤，也有可能是測量中測定數值與事實產生較大偏差從而影響最后結果，應當對各個檢測環節進行排查檢錯。

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