CN104048952A

CN104048952A - 光学玻璃中二氧化硅含量的测量方法

Info

Publication number: CN104048952A
Application number: CN201410325520.XA
Authority: CN
Inventors: 彭文俐; 杨峰
Original assignee: Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: CDGM Glass Co Ltd; Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2014-07-09
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2014-09-17

Abstract

本发明提供一种能够简便、快速、准确测量玻璃中二氧化硅含量的方法，该方法包括以下步骤：1)取玻璃粉样品于容器中，加入由硼砂和无水碳酸钠组成的混合熔剂；2)加热熔融至透明状，冷却；3)加入盐酸溶解，至溶液呈酸性，用水稀释，得到样品溶液；4)配制硅的标准系列溶液；5)等离子发射光谱仪测定标准系列溶液，然后测定样品溶液，仪器自动计算样品溶液中硅元素的含量；6)按公式计算得出二氧化硅含量。本发明采用ICP-AES法测试玻璃中的SiO₂，简便、快速，减少了分析程序，提高了分析效率，减小了人为分析误差，能显著提高测量的重复性和准确度；可有效避免铝、钛对测试的干扰；可同时测量低含量的硅，且快速、准确。

Description

光学玻璃中二氧化硅含量的测量方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃含量的测量方法，特别是涉及一种光学玻璃中二氧化硅含量的测量方法。

背景技术

目前二氧化硅含量的测试方法有盐酸二次脱水重量法、盐酸一次脱水-滤液比色法、动物胶凝聚重量法、氟硅酸钾容量法、比色法等。

盐酸二次脱水重量法是：试样用碳酸钠熔解，盐酸脱水，过滤不溶性二氧化硅，将沉淀灼烧至恒重，加氢氟酸蒸发，再灼烧至恒重，由氢氟酸处理前后二次重量之差计算二氧化硅的含量，由于硅胶部分以凝胶析出，部分以水溶胶留在溶液中必须进行二次脱水处理。该方法一向被认为是比较可靠的方法，但由于在分析过程中需要不断高温加热，反复灼烧恒重，分析的劳动强度大，硅胶一部分以水凝胶出现，另一部分以水溶胶出现，虽经二次脱水，其精度也有一定影响。

盐酸一次脱水-滤液比色法是：试样用碳酸钠熔解，盐酸脱水，过滤不溶性二氧化硅，将沉淀灼烧至恒重，加氢氟酸蒸发，再灼烧至恒重，由氢氟酸处理前后二次重量之差，计算二氧化硅的含量，但二氧化硅一次脱水不完全，还会有少量可溶性硅酸残留在溶液中，将残留在滤液中的二氧化硅进行比色测定，再由二者之和计算试样中二氧化硅的含量。该方法比盐酸二次脱水重量法准确度和分析速度高，但分析手段仍较繁琐。

凝聚重量-分光光度法是：试样用碳酸钠熔融，盐酸溶解，加入聚环氧乙烷使硅酸凝聚沉淀，过滤，将沉淀灼烧恒重，加氢氟酸蒸发，再灼烧恒重。氢氟酸处理前后两次称量之差即为沉淀中二氧化硅的量。再用硅钼兰比色法测定残留在滤液中二氧化硅的量，两者之和即为试样中二氧化硅的含量。该法使用聚环氧乙烷使硅胶凝聚其准确度较高，操作相对简便，与盐酸二次脱水重量法相比较，速度快一些，但精度要差一些。

以上方法盐酸二次脱水重量法准确度较高，但对于锆钛含量较高的样品在重量法的条件下形成硅酸的同时，生成其它沉淀，夹杂在硅酸沉淀中，不能用重量法来测定，并且这些方法测定速度慢，操作繁琐，分析周期长，生产效率低。

氟硅酸钾容量法是：试样用碱熔融，以水浸取熔块，经酸化后，控制适当酸度，在过量钾离子与氟离子的作用下，硅酸定量生成氟硅酸钾沉淀。沉淀在沸水中水解成HF，以NaOH标准溶液滴定，由消耗NaOH标准溶液的体积计算二氧化硅的含量。该方法简单、快捷，但该方法的测定条件要求较高，影响因素多。钛和铝含量较高时，对二氧化硅的测定有影响，因为氟铝酸钠(钾)、氟钛酸钠(钾)与氟硅酸钾沉淀混合在一起，在水解时也会类似氟硅酸钾一样水解生成HF，从而造成了结果的偏高。

当试样中SiO₂含量在2％以下时，宜用比色法测定。比色法有硅钼黄和硅钼蓝两种。硅钼黄法可以测出比硅钼蓝法含量较高的SiO₂，而后者的灵敏度却远比前者要高。因此在一般分析中，对少量硅的测定都采用硅钼蓝比色法。该方法对溶液的酸度、温度以及共存离子等因素都有严格要求，否则将影响测试结果，使用有一定的局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够简便、快速、准确测量光学玻璃中二氧化硅含量的方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：光学玻璃中二氧化硅含量的测量方法，该方法包括以下步骤：

1)取玻璃粉样品于容器中，加入由硼砂和无水碳酸钠组成的混合熔剂；

2)加热熔融至透明状，冷却；

3)加入盐酸溶解，至溶液呈酸性，用水稀释，得到样品溶液；

4)取硅的标准溶液稀释，配制硅的标准系列溶液，按照同样条件加入上述步骤中混合熔剂，控制钠盐及盐酸的加入量与玻璃粉样品所用的量一致，制得标准系列溶液，保证标准系列溶液中钠盐及酸度与样品溶液相同；

5)等离子发射光谱仪测定上述步骤4)配制的标准系列溶液，仪器自动建立校准曲线，然后测定步骤3)得到的样品溶液，仪器自动计算样品溶液中硅元素的含量；

6)按下述公式计算得出二氧化硅含量：

(SiO₂)％＝2.1392*C*A*10^-6/m*100％

其中：C为ICP-AES法测出的硅含量，(ug/mL)；

A为玻璃粉样品的稀释倍数；

m为玻璃粉样品质量，g。

进一步的，步骤1)所述玻璃粉样品的重量份为0.2～0.4。

进一步的，步骤1)所述混合熔剂的重量份为1.5～3。

进一步的，步骤1)所述混合熔剂是由硼砂和无水碳酸钠按重量比例为1：1～2配置。

进一步的，步骤1)所述容器采用铂坩埚或铂金蒸发皿。

进一步的，步骤1)所述混合熔剂中的硼砂事先除去结晶水。

进一步的，所述步骤2)是：先低温加热，逐渐升高温度至950～1100℃，熔融至透明状，继续熔融10～15min，摇动容器，使熔融物均匀附于容器底部，冷却。

进一步的，步骤3)所述盐酸的浓度为6～12mol/L。

本发明的有益效果：采用ICP-AES法测试玻璃中的SiO₂，简便、快速，减少了分析程序，提高了分析效率，减小了人为分析误差，能显著提高测量的重复性和准确度；可有效避免铝、钛对测试的干扰；可同时测量低含量的硅，且快速、准确。

具体实施方式

本发明的测量方法包括以下步骤：

1)称取0.2～0.4重量份的玻璃粉样品于容器中，加入1.5～3重量份的混合熔剂，该混合熔剂是由硼砂和无水碳酸钠按重量比例为1：1～2配置，盖上容器盖；

2)先低温加热，逐渐升高温度至950～1100℃，熔融至透明状，继续熔融10～15min，摇动容器，使熔融物均匀附于容器底部，冷却；

3)加入盐酸溶解熔块至溶液呈酸性，转移至容量瓶中，用水稀释至刻度，得到样品溶液；

4)取硅的标准溶液(1.000mg/mL，国家标准GSB04-1716-2004)适量稀释，配制硅的标准系列溶液，按照同样条件加入上述步骤1)中的混合熔剂，并控制钠盐及盐酸的加入量与玻璃粉样品所用的量一致，制得标准系列溶液，保证标准系列溶液中钠盐及酸度与样品溶液相同；

5)在等离子发射光谱仪最佳工作条件下，测定上述步骤4)配制的标准系列溶液，仪器自动建立校准曲线，然后测定步骤3)得到的样品溶液，仪器自动计算样品溶液中硅元素的含量；

6)按下述公式计算得出二氧化硅含量：

(SiO₂)％＝2.1392*C*A*10^-6/m*100％

其中：C为ICP-AES法测出的硅含量，(ug/mL)；

A为玻璃粉样品的稀释倍数；

m为玻璃粉样品质量，g。

本发明用ICP-AES法测试玻璃中的二氧化硅含量，相对于容量法、比色法，可有效避免干扰元素，显著提高测试的重复性和准确度；相对于重量法，用ICP-AES法测试，简便、快速，减少了沉淀、过滤等过程，溶完样即可用仪器测试，减少了分析程序，提高了分析效率,减小了人为分析误差。

本发明采用ICP-AES法测试玻璃中的SiO₂，通过方法可靠性验证试验可知，试验相对偏差小于0.5％，加标回收率达到95％以上。

上述容器可以采用铂坩埚或铂金蒸发皿。上述混合熔剂中的硼砂最好事先除去结晶水。上述盐酸的浓度最好为6～12mol/L。

实施例1：

1)称取0.3g(精确至0.0001g)烘干的玻璃粉样品于铂坩埚中，加入混合熔剂：1g硼砂(须事先除去结晶水)和1g无水碳酸钠，与玻璃粉样品混匀，盖上坩锅盖；

2)先低温加热，逐渐升高温度至1000℃熔融至透明状，继续熔融15min，摇动坩锅，使熔融物均匀附于坩锅底部，冷却；

3)加入浓度为6mol/L的盐酸溶解熔块至溶液呈酸性，转移至250ml容量瓶中稀释至刻度，摇匀，得到样品溶液；

4)取硅的标准溶液(1.000mg/mL，国家标准GSB04-1716-2004)适量稀释，配制硅的标准系列溶液，按照同样条件加入上述步骤1)中的无水碳酸钠、硼砂、盐酸，控制钠盐及盐酸的加入量与玻璃粉样品所用的量一致，制得标准系列溶液，保证标准溶液中钠盐及酸度与样品溶液相同；

5)在等离子发射光谱仪最佳工作条件下，测定上述步骤4)配制的标准系列溶液，仪器自动建立校准曲线，然后测定步骤3)得到的样品溶液，仪器自动计算样品中硅元素的含量；

6)按下述公式计算得出二氧化硅含量：

(SiO₂)％＝2.1392*C*A*10^-6/m*100％

其中：C为ICP-AES法测出的硅含量，(ug/mL)

A为样品的稀释倍数

m为样品质量，g。

7)方法可靠性试验

对玻璃粉样品重复测定六次，测定结果见下表。

8)加标对比实验

准确称取两份质量相等的玻璃粉样品，其中一份加入10ug/mL硅的标准溶液，按上述步骤测定两份样品中的二氧化硅含量，加标回收结果见下表。

实施例2：

1)称取0.4g(精确至0.0001g)于105℃烘干的玻璃粉样品于铂坩埚中，加入混合熔剂：1g硼砂(须事先除去结晶水)和2g无水碳酸钠，与玻璃粉样品混匀，盖上坩锅盖；

2)先低温加热，逐渐升高温度至1100℃，熔融至透明状，继续熔融10 min，摇动坩锅，使熔融物均匀附于坩锅底部，冷却；

3)加入浓度为8mol/L的盐酸溶解熔块至溶液呈酸性，转移至250mL容量瓶中，定容至刻度线，得到样品溶液；

4)取硅的标准溶液(1.000mg/mL，国家标准GSB04-1716-2004)适量稀释，配制硅的标准系列溶液，按照同样条件加入上述步骤中的无水碳酸钠、硼砂、盐酸，控制钠盐及盐酸的加入量与玻璃粉样品所用的量一致，制得标准溶液，保证标准溶液中钠盐及酸度与样品溶液相同；

6)按下述公式计算得出二氧化硅含量：

(SiO₂)％＝2.1392*C*A*10^-6/m*100％

其中：C为ICP-AES法测出的硅含量，(ug/mL)；

A为样品的稀释倍数；

m为样品质量，g。

7)方法可靠性试验

对样品重复测定六次，测定结果见下表。

8)加标对比实验

准确称取两份质量相等的玻璃粉样品，其中一份加入20ug/mL硅的标准溶液，按上述步骤测定两份样品中的二氧化硅含量，加标回收结果见下表。

实施例3：

1)称取0.2g(精确至0.0001g)烘干的玻璃粉样品于铂坩埚中。加入混合熔剂：1g硼砂(须事先除去结晶水)和2g无水碳酸钠，与玻璃粉样品混匀，盖上坩锅盖；

2)先低温加热，逐渐升高温度至1000℃，熔融至透明状，继续熔融15min，摇动坩锅，使熔融物均匀附于坩锅底部，冷却；

3)加入浓度为10mol/L的盐酸溶解熔块至溶液呈酸性，转移至250mL容量瓶中，定容至刻度线，得到样品溶液；

4)取硅的标准贮备液(1.000mg/mL，国家标准GSB04-1716-2004)适量稀释，配制硅的标准系列溶液，按照同样条件加入上述步骤中的无水碳酸钠、硼砂、盐酸，控制钠盐及盐酸的加入量与玻璃粉样品所用的量一致，制得标准溶液，保证标准溶液中钠盐及酸度与样品溶液相同；

6)按下述公式计算得出二氧化硅含量：

(SiO₂)％＝2.1392*C*A*10^-6/m*100％

其中：C为ICP-AES法测出的硅含量，(ug/mL)；

A为样品的稀释倍数；

m为样品质量，g。

7)方法可靠性试验

对样品重复测定六次，测定结果见下表。

8)加标对比实验

准确称取两份质量相等的玻璃粉样品，其中一份加入10ug/mL硅的标准贮备液，按上述步骤测定两份样品中的二氧化硅含量，加标回收结果见下表。

Claims

1.光学玻璃中二氧化硅含量的测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2)加热熔融至透明状，冷却；

6)按下述公式计算得出二氧化硅含量：

(SiO₂)％＝2.1392*C*A*10^-6/m*100％

其中：C为ICP-AES法测出的硅含量，(ug/mL)；

A为玻璃粉样品的稀释倍数；

m为玻璃粉样品质量，g。

2.如权利要求1所述的光学玻璃中二氧化硅含量的测量方法，其特征在于，步骤1)所述玻璃粉样品的重量份为0.2～0.4。

3.如权利要求1所述的光学玻璃中二氧化硅含量的测量方法，其特征在于，步骤1)所述混合熔剂的重量份为1.5～3。

4.如权利要求1所述的光学玻璃中二氧化硅含量的测量方法，其特征在于，步骤1)所述混合熔剂是由硼砂和无水碳酸钠按重量比例为1：1～2配置。

5.如权利要求1所述的光学玻璃中二氧化硅含量的测量方法，其特征在于，步骤1)所述容器采用铂坩埚或铂金蒸发皿。

6.如权利要求1所述的光学玻璃中二氧化硅含量的测量方法，其特征在于，步骤1)所述混合熔剂中的硼砂事先除去结晶水。

7.如权利要求1所述的光学玻璃中二氧化硅含量的测量方法，其特征在于，所述步骤2)是：先低温加热，逐渐升高温度至950～1100℃，熔融至透明状，继续熔融10～15min，摇动容器，使熔融物均匀附于容器底部，冷却。

8.如权利要求1所述的光学玻璃中二氧化硅含量的测量方法，其特征在于，步骤3)所述盐酸的浓度为6～12mol/L。