CN101718767A - 一种钾水玻璃中二氧化硅与模数的快速测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钾水玻璃检测领域，涉及一种荧光粉用钾水玻璃的快速测定方法。1)准确称取钾水玻璃，加摇匀，得到钾水玻璃溶液；2)在溶液中加入甲基红指示剂；3)滴定K₂O：用盐酸溶液滴定，终点由黄转红，测定K₂O的含量，溶液继续留作SiO₂的测定使用；4)加入氟化钠：在测定过K₂O含量后的溶液加入氟化钠，使其溶解，溶液变为黄色；5)滴定二氧化硅：加入盐酸标准溶液，当溶液变为红色后，加入盐酸标准溶液；6)返滴定过量盐酸，氢氧化钠标准溶液滴定，至溶液变为黄色为终点；7)空白实验：加盐酸标准溶液，用氢氧化钠标准溶液慢慢地滴定，至溶液变为黄色为终点。本方法能够快速、准确的测试荧光粉用钾水玻璃中二氧化硅与模数。

Description

一种钾水玻璃中二氧化硅与模数的快速测定方法

技术领域

本发明涉及钾水玻璃成分技术检测领域，特别是涉及一种荧光粉用钾水玻璃的快速测定方法。

背景技术

钾水玻璃是荧光粉表面处理用的一种重要原料，其主要成分为氧化钾，二氧化硅，和水分。钾水玻璃中二氧化硅与模数是衡量钾水玻璃性能的两个重要技术指标，其分析结果的准确度与否对产品的质量和成本控制起着至关重要的作用。目前，测试钾水玻璃中二氧化硅与模数采用重量法，该方法的测试要在马弗炉中经过700℃高温灼烧，过程复杂，冗长，费事，消耗大量能源，坩埚用一次就要报废，而且样品在高温灼烧过程中容易出现崩溅现象，导致测试误差，因此对于荧光粉行业中的现状，并不适用。

发明内容

针对现有技术中对钾水玻璃的检测经过700℃高温灼烧，过程复杂，消耗大量能源，坩埚用一次就要报废的问题，本发明提供一种钾水玻璃中二氧化硅与模数的快速测定方法，包括如下步骤：

1)准确称取1.0g钾水玻璃移入250ml锥型瓶中，加水40ml，摇匀，得到钾水玻璃溶液；

2)在上述溶液中加入1～3滴甲基红指示剂；

3)滴定K₂O：用0.5mol/l盐酸溶液进行滴定，终点由黄转红，滴定K₂O时消耗盐酸标准溶液的体积V，单位ml，此时溶液为A，测定溶液A中的K₂O的含量，溶液为A继续留作SiO₂的测定使用；

4)加入氟化钠：在测定过K₂O含量后的溶液A中加入3.0g氟化钠，摇动使其溶解，此时溶液变为黄色；

5)滴定二氧化硅：在上述溶液中再加入0.5mol/l盐酸标准溶液，当溶液变为红色后，再加入3ml盐酸标准溶液，此时滴定二氧化硅时盐酸标准溶液的加入体积V₁，单位ml；

6)返滴定步骤5)中过量盐酸，用0.5mol/l氢氧化钠标准溶液慢慢地滴定，至溶液由红色变为黄色为终点，返滴定过量盐酸时氢氧化钠标准溶液的消耗体积V₂，单位ml；

7)空白实验：取50ml水加入250ml锥型瓶中，加入3.0g粉状氟化纳，加5滴甲基红指示剂，加3ml盐酸标准溶液，空白实验中盐酸标准溶液的加入体积V₃，单位ml，用0.5mol/l氢氧化钠标准溶液慢慢地滴定，至溶液由红色变为黄色为终点，空白实验中氢氧化钠标准溶液的消耗体积V₄，单位ml；

8)将上述结果通过下述公式进行计算，得出相应计算结果的量值：

①钾水玻璃中K₂O含量的计算

其中：C₁-----盐酸标准溶液的浓度，单位mol/l

m-----钾水玻璃样品的质量，单位g

M(1/2K₂O)---1/2 K₂O的摩尔质量(47.10g/mol)

②钾水玻璃中SiO₂含量的计算

${\mathrm{SiO}}_2\%=\frac{[(C_1{V}_1-C_2{V}_2)-(C_1{V}_5-C_2{V}_4)]\×{10}^{-5}\×M(1/4{\mathrm{SiO}}_2)}{m}\×100$

其中：C₁-----盐酸标准溶液的浓度，单位mol/l

C₂-----氢氧化钠标准溶液的浓度，单位mol/l

m-----物体的重量，单位g

M(1/4 SiO₂)---1/4 SiO₂的摩尔质量(15.02g/mol)

③钾水玻璃模数的计算：

或 $=\frac{m\left({\mathrm{SiO}}_2\right)/60.08}{m\left(K_{2}O\right)/94.20}=m\left({\mathrm{SiO}}_2\right)/m\left(K_{2}O\right)\×1.5679$

通过本方法能够快速、准确的测试荧光粉用钾水玻璃中二氧化硅与模数，避免了现有方法在马弗炉中700℃高温灼烧，过程复杂，消耗能源及材料，测试准确度低，误差大的现象。

附图说明

图1本发明方法的流程示意图。

图2本发明分析结果对照表。

图3本发明精密度实验数据表。

图4本发明准确度实验对照表。

具体实施方式

本发明的钾水玻璃中二氧化硅与模数的快速测定方法的原理是，钾水玻璃中的硅酸钾水解后生成硅酸和氢氧化钠，由于硅酸为弱酸，所以钾水玻璃溶液显碱性。可用盐酸标准溶液定量滴定钾水玻璃水解所产生的OH^-，当滴定至终点后，再加入过量的氟化钠，使溶液中的二氧化硅于氟化钠反应生成氟硅酸钠，并产生相应的OH^-，又可用盐酸标准溶液进行定量滴定。反应如下：

K₂SiO₃+2H₂O＝H₂SiO₃+2KOH

HCl+NaOH＝NaCl+H₂O

SiO₂+H₂O+6NaF+H₂O＝NaSiF₆↓+4NaOH

HCl+NaOH＝NaCl+H₂O

以上反应方程式进行了两次酸碱滴定，根据第一次酸碱滴定消耗盐酸标准溶液的体积，可计算钾水玻璃中氧化钾的物质的量＝1/2MV₁，根据第二次酸碱滴定所消耗盐酸标准溶液的体积，可计算钾水玻璃中二氧化硅的物质的量＝1/4MV₂，前后两次滴定所消耗盐酸标准溶液的体积可以直接计算钾水玻璃中模数，即

式中，M为盐酸标准溶液浓度，V₁为第一次消耗盐酸标准溶液的体积，V₂为第一次消耗盐酸标准溶液的体积。

由模数的推导计算公式可见，钾水玻璃的质量与模数的计算无关，整个测试操作简单，快速，而传统的重量法，从坩埚的恒重再到样品的称重灼烧最快也要一天时间。

在用酸碱滴定法测试钾水玻璃时，技术难点是用盐酸标准溶液定量滴定由钾水玻璃水解所产生的OH^-后，加入过量的氟化钠，使溶液中的硅酸与氟化钠反应生成氟硅酸纳，再用盐酸标准溶液进行定量滴定时，出现反应较慢，终点不好判断的现象，因为硅酸是一种弱酸与氟化钠反应生成氟硅酸钠与氢氧化钠较慢，用盐酸滴定不能立即完成，若先加入过量的盐酸标准溶液，待反应完成后，再加氢氧化钠标准溶液滴定剩余的盐酸。

滴定分析法的关键是终点的确定，通常用指示剂的变色来指示终点，使滴定在化学计量点附近结束。在酸碱滴定中指示剂的颜色变化与溶液的PH值密切相关。钾水玻璃滴定的突跃范围是从PH＝4.30～9.70，凡在突跃范围以内能引起变色的指示剂，如甲基橙(PH＝3.1～4.4)和甲基红(PH＝4.4～6.2)等，都可作为该滴定的指示剂，选择甲基红作指示剂滴定至溶液颜色由红变黄即可，判断终点较为准确。

本发明是采用对钾水玻璃水解能产生OH^-的特点，直接用酸碱滴定法进行快速测试，与重量方法相比，快速测试方法具有测试误差小，测量时间短，降低材料消耗，降低能源、减少仪器设备损耗，能在较大范围内直接、快速、准确的测试钾水玻璃中二氧化硅与模数。

实施例

1)准确称取1.0g钾水玻璃移入250ml锥型瓶中，加水40ml，摇匀，得到钾水玻璃溶液；

2)在上述溶液中加入1～3滴甲基红指示剂；

3)滴定K₂O：用0.5mol/l盐酸溶液进行滴定，终点由黄转红，滴定K₂O时消耗盐酸标准溶液的体积V，单位ml，此时溶液为A，测定溶液A中的K₂O的含量，溶液为A继续留作SiO₂的测定使用；

4)加入氟化钠：在测定过K₂O含量后的溶液A中加入3.0g氟化钠，摇动使其溶解，此时溶液变为黄色；

5)滴定二氧化硅：在上述溶液中再加入0.5mol/l盐酸标准溶液，当溶液变为红色后，再加入3ml盐酸标准溶液，此时滴定二氧化硅时盐酸标准溶液的加入体积V₁，单位ml；

6)返滴定步骤5)中过量盐酸，用0.5mol/l氢氧化钠标准溶液慢慢地滴定，至溶液由红色变为黄色为终点，返滴定过量盐酸时氢氧化钠标准溶液的消耗体积V₂，单位ml；

7)空白实验：取50ml水加入250ml锥型瓶中，加入3.0g粉状氟化纳，加5滴甲基红指示剂，加3ml盐酸标准溶液，空白实验中盐酸标准溶液的加入体积V₃，单位ml，用0.5mol/l氢氧化钠标准溶液慢慢地滴定，至溶液由红色变为黄色为终点，空白实验中氢氧化钠标准溶液的消耗体积V₄，单位ml；

所述步骤6)中对剩余盐酸的返滴定，先加入过量的盐酸标准溶液，待反应完成后，再加氢氧化钠标准溶液滴定剩余的盐酸。

8)将上述结果通过下述公式进行计算，得出相应计算结果：

①钾水玻璃中K₂O含量的计算

其中：C₁-----盐酸标准溶液的浓度，单位mol/l

m-----钾水玻璃样品的质量，单位g

M(1/2K₂O)---1/2 K₂O的摩尔质量(47.10g/mol)

②钾水玻璃中SiO₂含量的计算

${\mathrm{SiO}}_2\%=\frac{[(C_1{V}_1-C_2{V}_2)-(C_1{V}_5-C_2{V}_4)]\×{10}^{-5}\×M(1/4{\mathrm{SiO}}_2)}{m}\×100$

其中：C₁-----盐酸标准溶液的浓度，单位mol/l

C₂-----氢氧化钠标准溶液的浓度，单位mol/l

m-----物体的重量，单位g

M(1/4 SiO₂)---1/4 SiO₂的摩尔质量(15.02g/mol)

③钾水玻璃模数的计算

或

测试实例一：

以下根据流程示意图说明本方法的测试方法：

本发明提供的一种荧光粉用钾水玻璃中二氧化硅与模数的快速测试方法的流程示意图，见图1。其包含如下步骤：称取1g样品移入250ml锥型瓶中，加水约40ml，加1～3滴甲基红指示剂，用0.5mol/l盐酸标准溶液进行滴定，终点由黄转红，测定K₂O含量，然后溶液中加入3.0g氟化钠，摇动使其溶解，此时溶液变为黄色，加入0.5mol/l盐酸标准溶液，当溶液变为红色后，再加入3ml盐酸标准溶液，用0.5mol/l氢氧化钠标准溶液慢慢的滴定，至溶液由红色变为黄色为终点，同时做空白实验，进行结果计算。

以下测试结果如图2所示，从表中可以看出，通过本发明的快速测试方法测试荧光粉用钾水玻璃中二氧化硅与模数，测试准确度高，且速度快，测试一个样品只需要0.5-1小时左右。

测试实例二

取三个批号的样品用快速测试方法重复测定五次，计算方法的标准偏差，相对标准偏差，测试结果见图3的附表，从附表所述测试数据表格中可以看出，此方法精密度高，一致性好，完全符合测试要求。

测试实例三

为了证实本发明方法的准确性，我选择一组样品用快速方法测试钾水玻璃中SiO₂与模数值，并与厂家提供值进行对照，两者基本一致，所测样品数据对照见图4的附表：

经实验比较，本发明的测试方法具有以下优点：

(1)传统测试方法是用坩埚灼烧，样品与坩埚凝结在一起，致使坩埚报废，而本发明用0.5mol/l盐酸溶液滴定，最多消耗50ml盐酸，20ml氢氧化钠溶液，不用消耗坩埚。

(2)传统测试方法是用马弗炉在700℃高温灼烧，要烧4个小时左右，马弗炉经常发生设备故障，而本发明的测试方法可以减少设备损耗，减少维修费用。

(3)传统测试方法需要一天时间，测试误差到大，而本发明快速测试方法，所用时间为45分钟，准确快速。

本发明的钾水玻璃中SiO₂与模数的快速测试方法提高了测试样品的效率，降低了生产成本，节约了能源，采用快速滴定法代替传统马弗炉高温灼烧法测每批样节约测试时间5小时，节约电能60度，坩埚3个。

Claims (2)

1.一种钾水玻璃中二氧化硅与模数的快速测定方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)准确称取1.0g钾水玻璃移入250ml锥型瓶中，加水40ml，摇匀，得到钾水玻璃溶液；

2)在上述溶液中加入1～3滴甲基红指示剂；

3)滴定K₂O：用0.5mol/l盐酸溶液进行滴定，终点由黄转红，滴定K₂O时消耗盐酸标准溶液的体积V，单位ml，此时溶液为A，测定溶液A中的K₂O的含量，溶液为A继续留作SiO₂的测定使用；

4)加入氟化钠：在测定过K₂O含量后的溶液A中加入3.0g氟化钠，摇动使其溶解，此时溶液变为黄色；

5)滴定二氧化硅：在上述溶液中再加入0.5mol/l盐酸标准溶液，当溶液变为红色后，再加入3ml盐酸标准溶液，此时滴定二氧化硅时盐酸标准溶液的加入体积V₁，单位ml；

6)返滴定步骤5)中过量盐酸，用0.5mol/l氢氧化钠标准溶液慢慢地滴定，至溶液由红色变为黄色为终点，返滴定过量盐酸时氢氧化钠标准溶液的消耗体积V₂，单位ml；

7)空白实验：取50ml水加入250ml锥型瓶中，加入3.0g粉状氟化纳，加5滴甲基红指示剂，加3ml盐酸标准溶液，空白实验中盐酸标准溶液的加入体积V₃，单位ml，用0.5mol/l氢氧化钠标准溶液慢慢地滴定，至溶液由红色变为黄色为终点，空白实验中氢氧化钠标准溶液的消耗体积V₄，单位ml；

8)将上述结果通过下述公式进行计算，得出相应计算结果的量值：

①钾水玻璃中K₂O含量的计算

其中：C₁-----盐酸标准溶液的浓度，单位mol/l

      m-----钾水玻璃样品的质量，单位g

      M(1/2K₂O)---1/2K₂O的摩尔质量(47.10g/mol)

②钾水玻璃中SiO₂含量的计算

${\mathrm{SiO}}_2\%=\frac{[(C_1{V}_1-C_2{V}_2)-(C_1{V}_5-C_2{V}_4)]\×{10}^{-5}\×M(1/4{\mathrm{SiO}}_2)}{m}\×100$

其中：C₁-----盐酸标准溶液的浓度，单位mol/l

      C₂-----氢氧化钠标准溶液的浓度，单位mol/l

      m-----钾水玻璃样品的质量，单位g

      M(1/4SiO₂)---1/4SiO₂的摩尔质量(15.02g/mol)

③钾水玻璃模数的计算：

或 $=\frac{m\left({\mathrm{SiO}}_2\right)/60.08}{m\left(K_{2}O\right)/94.20}=m\left({\mathrm{SiO}}_2\right)/m\left(K_{2}O\right)\×1.5679$

2.根据权利要求1所述的钾水玻璃中二氧化硅与模数的快速测定方法，其特征在于，根据权利要求1所述的钾水玻璃中二氧化硅与模数的快速测定方法，其特征在于，所述步骤6)中对剩余盐酸的返滴定，先加入过量的盐酸标准溶液，待反应完成后，再加氢氧化钠标准溶液滴定剩余的盐酸。

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