CN102042982A - 含锌铅玻璃中三氧化二硼含量测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化学分析测试技术领域。本发明涉及的含锌铅玻璃中三氧化二硼含量测试方法采用玻璃的常规处理方法——碱熔法溶解样品，将硼转化为硼酸盐，用稀酸溶解熔融物，加入碳酸盐，将硼酸盐与其他杂质元素分离；采用Ca-EDTA络合两性元素锌、铅；采入甘露醇，使硼酸定量转化成为离解度较强的醇硼酸，采用溴百里香酚蓝和苯酚红混合指示剂，实现滴定终点准确控制。本发明涉及的测试方法，变色点清晰，易于控制，可有效消除玻璃中的锌铅等两性元素干扰，显著提高测量的准确度和重复性，试验相对标准偏差降至0.5％以下，加标回收率达到98％以上。

Description

含锌铅玻璃中三氧化二硼含量测试方法

一、所属技术领域

本发明属于化学分析测试技术领域，涉及测定粉末试样中三氧化二硼含量，特别涉及含锌铅玻璃粉体中三氧化二硼含量的测定。

二、背景技术

三氧化二硼是低温封接玻璃常用的原材料，能降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的热稳定性和化学稳定性，增加玻璃的折射率，提高玻璃的力学性能，加速玻璃的澄清，降低玻璃的结晶能力。但是三氧化二硼挥发性大，含量过高时会产生富含SiO₂的析晶料皮，降低材料的性能。因此，准确测定三氧化二硼含量对玻璃材料的质量控制具有重要意义。

测定玻璃中样品中的三氧化二硼一般不用酸解样品，因为在酸溶过程中，由于硼强烈的挥发性，测试结果含量偏低。常用酸碱滴定法测定三氧化二硼含量，由于低温封接玻璃中常含有铅锌元素，在酸碱滴定中会影响三氧化二硼的测定的准确性，必须采用合适的方法进行处理。

GB/T 1549-2008“纤维玻璃化学分析方法”中提供了一种玻璃样品测试及处理方法。将玻璃样品碱熔后，加入碳酸钙使硼形成更易溶于水的硼酸钙，与其它元素分离。加入甘露醇，使硼定量地转化成离解度较强的醇硼酸，以酚酞为指示剂进行，酸碱滴定得到三氧化二硼的含量。含有锌铅等两性元素时使用该方法，两性元素干扰测定，影响测试结果的准确性。

“酸碱中和滴定法测定玻璃中的B₂O₃的改进”(《玻璃》，2000年27卷3期)一文中采用EDTA络合产生干扰的两性元素，减少干扰元素的影响，增加测量准确度，但是EDTA本身是弱酸，过剩的EDTA也会参与酸碱中和反应，影响测试结果的准确性。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种酸碱滴定容量法测定含锌铅玻璃中三氧化二硼含量的试样处理和测试方法。

本发明的目的是这样实现的，采用玻璃的常规处理方法——碱熔法溶解样品，将硼转化为硼酸盐，用稀酸溶解熔融物，加入碳酸盐，将硼酸盐与其他杂质元素分离；采用Ca-EDTA络合两性元素锌、铅；加入甘露醇，使硼酸定量地转化成离解度较强的醇硼酸，采用溴百里香酚蓝和苯酚红混合指示剂，实现滴定终点准确控制，基本反应原理如下：

4NaBO₂+H₂O→Na₂B₄O₇+2NaOH

Zn²⁺+Ca-EDTA→Zn-EDTA+Ca²⁺

Pb²⁺+Ca-EDTA→Pb-EDTA+Ca²⁺

本发明涉及的含锌铅玻璃中三氧化二硼含量测试方法包括如下步骤：

1)样品处理：碱熔样品，用热水浸取、稀酸溶解熔融物至体系呈酸性，用碳酸盐沉淀金属元素至体系呈中性，过滤，收集滤液得到含锌、铅的含硼水溶液A，酸度调节采用甲基红作指示剂；

2)两性元素掩蔽：用Ca-EDTA掩蔽溶液A中的两性元素锌、铅，用稀酸调节酸度至溶液呈微红色得到含硼水溶液B；

3)酸碱滴定：用氢氧化钠溶液中和溶液B至体系呈黄色；加入甘露醇，用溴百里香酚蓝和苯酚红混合指示剂作为指示体系，用氢氧化钠标准溶液滴定至体系呈紫色；再加入甘露醇，紫色消失，用氢氧化钠标准溶液滴定；如此反复，直至加入甘露醇后紫色不消失为滴定终点，记录消耗氢氧化钠标准溶液的体积；

4)计算：根据式(1)，计算得到样品中三氧化二硼的百分含量。

$w=\frac{\mathrm{cV}\×3.481}{m}...\left(1\right)$

式中：

w-三氧化二硼百分含量，％；

c-氢氧化钠标准滴定溶液的标定浓度，mol/L；

V-氢氧化钠标准滴定溶液的体积，mL；

m-试样质量，g。

本发明涉及的含锌铅玻璃中三氧化二硼含量测试方法，所述溴百里香酚蓝和苯酚红混合指示剂的比例为1∶0.5～1.5。

本发明涉及的含锌铅玻璃中三氧化二硼含量测试方法，可有效消除玻璃中的锌铅等两性元素干扰，同时变色点清晰，易于控制，可显著提高测量的准确度和重复性。

采用本发明含锌铅玻璃中三氧化二硼含量涉及的方法，试验相对标准偏差降至0.5％以下，加标回收率达到98％以上。

四、具体实施方式

下面结合实施例对本发明涉及的试样处理方法进行详细描述，但不作为对本发明的限制，特别是涉及的溶液浓度和助剂用量在本技术方案中是具有广泛适应性的，普遍遵循化学分析的基本规律，而不受实施例记载范围的限制。

实施例一

准确称取0.5g玻璃(含有铅锌)试样，加入4g氢氧化钠于镍坩埚中熔融，用热水浸取熔融物，滴加2滴甲基红指示剂，用1mol/L盐酸中和至体系呈微红色，加入碳钙至体系变为黄色，过滤沉淀，得到溶液A。

向溶液A中加入10mL 0.1mol/LCa-EDTA溶液，用0.1mol/L盐酸调节溶液呈微红色，得到溶液B。

用0.1mol/L氢氧化钠标准溶液滴定溶液B变黄色(不记读数)，加入2g甘露醇，10滴1∶1的溴百里香酚蓝和苯酚红混合指示剂，用0.1mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至紫色；再加入2g甘露醇，紫色消失，继续用0.1mol/L氢氧化钠标准溶液滴定，如此反复，直至加入甘露醇后试液紫色不消失，记录氢氧化钠标准溶液的消耗总量。按式(1)计算得到玻璃样品中三氧化二硼的百分含量。

重复测量六个样品，试验数据和测定结果见附表1，测试结果相对偏差为0.4％。

表1三氧化二硼测试结果(cNa(OH)＝0.09935mol/L)

加标对比试验：准确称取两份质量相等的玻璃试样0.5g，其中一份加入硼酸0.07g(三氧化二硼0.0125g)。按上述步骤进行测定两份样品的三氧化二硼含量，两份样品三氧化二硼含量之差为实测加标量。每份样品重复测量6次，加标回收率大于98％，加标回收结果见表附表2。

表2三氧化二硼加标回收率测试结果

试验编号	加标量(g)	实测量(g)	加标回收率(％)
				1	0.0125	0.0126	100.8
2	0.0129	0.0128	98.0
				3	0.0120	0.0118	98.3
4	0.0128	0.0127	99.2
				5	0.0127	0.0128	100.8
6	0.0127	0.0125	98.1

实施例二

准确称取0.5g玻璃试样(含有铅和锌)，加入约5g氢氧化钾于镍坩埚中熔融。用热水浸取熔融物，滴加2滴甲基红指示剂，用2mol/L硝酸中和至体系呈微红色，加入碳酸钠至体系变为黄色，过滤沉淀，得到溶液A。

向溶液A中加入15mL 0.1mol/LCa-EDTA溶液，用0.2mol/L盐酸调节溶液呈微红色，得到溶液B。

用0.05mol/L氢氧化钠中和溶液B至溶液变黄色，加入2g甘露醇，10滴1∶0.5的溴百里香酚蓝和苯酚红混合指示剂，用0.1mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至紫色；再加入2g甘露醇，紫色消失，继续用0.1mol/L氢氧化钠标准溶液滴定，如此反复，直至加入甘露醇后试液紫色不消失，记算氢氧化钠标准溶液的消耗总量。按式(1)计算得到玻璃样品中三氧化二硼的百分含量。

重复测量六个样品，试验数据和测定结果见附表3，测试结果相对偏差为0.2％。

表3三氧化二硼含量测定结果(cNa(OH)＝0.09935mol/L)

实施例三

准确称取0.5g玻璃试样(含有铅和锌)，加入约5g氢氧化钾于镍坩埚中熔融。用热水浸取熔融物，滴加2滴甲基红指示剂，用5mol/L盐酸中和至体系呈微红色，加入碳酸钾至体系变为黄色，过滤沉淀，得到溶液A。

向溶液A中加入25mL 0.1mol/LCa-EDTA溶液，用0.5mol/L盐酸调节溶液呈微红色，得到溶液B。

用0.11mol/L氢氧化钠溶液中和溶液B至体系变为黄色，加入2g甘露醇，10滴1∶1.5的溴百里香酚蓝和苯酚红混合指示剂，用0.2mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至紫色；再加入2g甘露醇，紫色消失，继续用0.2mol/L氢氧化钠标准溶液滴定，如此反复，直至加入甘露醇后试液紫色不消失，记算氢氧化钠标准溶液的消耗总量。按式(1)计算得到玻璃样品中三氧化二硼的百分含量。

重复测量六个样品，试验数据和测定结果见附表4，测试结果相对偏差为0.2％。

表4三氧化二硼含量测定结果(cNa(OH)＝0.2003mol/L)

对比例一

采用GB/T 1549-2008试验方法测定实施例一所用玻璃样品的三氧化二硼含量，测定结果见附表5，测量相对标准偏差为6.2％。

通过表中数据可以看出，采用本发明涉及的测试方法测定玻璃中三氧化二硼含量，测试结果的重复性提高约15倍。

表5采用GB/T 1549-2008方法的测试结果

Claims (2)

1.一种含锌铅玻璃中三氧化二硼含量测试方法包括如下步骤：

1)样品处理：碱熔样品，用热水浸取、稀酸溶解熔融物至体系呈酸性，用碳酸盐沉淀金属元素至体系呈中性，过滤，收集滤液得到含锌、铅的含硼水溶液A，酸度调节采用甲基红作指示剂；

2)两性元素掩蔽：用Ca-EDTA掩蔽溶液A中的两性元素锌、铅，用稀酸调节酸度至溶液呈微红色得到含硼水溶液B；

3)酸碱滴定：用氢氧化钠溶液中和溶液B至体系呈黄色；加入甘露醇，用溴百里香酚蓝和苯酚红混合指示剂作为指示体系，用氧化钠标准溶液滴定至体系呈紫色；再加入甘露醇，紫色消失，用氢氧化钠标准溶液滴定；如此反复，直至加入甘露醇后紫色不消失为滴定终点，记录消耗氢氧化钠标准溶液的体积；

4)计算：根据式(1)，计算得到样品中三氧化二硼的百分含量。

$w=\frac{\mathrm{cV}\×3.481}{m}...\left(1\right)$

式中：

w-三氧化二硼百分含量，％；

c-氢氧化钠标准滴定溶液的标定浓度，mol/L；

V-氢氧化钠标准滴定溶液的体积，mL；

m-试样质量，g。

2.权利要求1涉及的含锌铅玻璃中三氧化二硼含量测试方法，所述溴百里香酚蓝和苯酚红混合指示剂的混合比例为1∶0.5～1.5。