CN113740283A - 一种光度分析法测定玻璃中低含量氧化硼的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光度分析法测定玻璃中低含量氧化硼的方法,S1、将玻璃样品研磨成粉,并烘干,加入碱液后进行消解,再进行酸化,最后定容制成样品溶液;S2、配制标准溶液,加入乙酸‑乙酸铵缓冲溶液和甲亚胺‑H显色剂,超声振荡后置于暗处显色,最后在紫外‑可见分光光度计上于420nm处测定吸光度,绘制标准曲线;S3、将样品溶液中加入缓冲溶液和显色剂,超声振荡并显色后测定吸光度,根据S2所得标准曲线计算样品中硼元素的浓度。本发明提供了一种操作快捷简单、检出限低、重现性好的玻璃中氧化硼元素的检测方法,该方法适用于绝大部分玻璃厂检测。
Description
技术领域
本发明玻璃生产技术领域,涉及玻璃质量的控制,具体涉及一种光度分析法测定玻璃中低含量氧化硼的方法。
背景技术
玻璃中氧化硼含量的测定多采用国家标准GB/T 1549-2008《纤维玻璃化学分析方法》,在前处理方面采用镍坩埚以NaOH做助熔剂,加入适量样品在电炉上熔融,冷却后用盐酸和热水洗出,该操作较为繁琐,熔融时间长,温度控制尤为重要,在酸化洗出时也容易引入杂质,影响最终检测,且对于高铝玻璃往往存在无法全部溶解现象。
在GB/T 1549-2008《纤维玻璃化学分析方法》中氧化硼检测采用甘露醇容量法,采用酚酞作为指示剂,要求滴定终点为微红色,酚酞变色pH范围是8.0~9.6,且变色过程不容易辨识,人为操作误差较大,另在电子玻璃中部分金属氧化物也会影响最终反应,该方法测定氧化硼的精密度要求重复性限为0.20%,再现性限为0.25%,显然误差较大,不适用于玻璃中低含量氧化硼检测。
鉴于此,部分检测机构提出采用感耦合等离子体发射光谱法测定玻璃中硼含量,该方法检测准确、快速,但设备加成价值动辄上百万,成本较高,不适用于普通玻璃厂推广使用。
发明内容
本发明提供一种光度分析法测定玻璃中低含量氧化硼的方法,检测快速、准确,所涉及设备也是玻璃厂常备的分光光度计,检测成本低。
本发明的技术方案是,一种光度分析法测定玻璃中低含量氧化硼的方法,包括以下步骤:
S1、将玻璃样品研磨成粉,并烘干,然后加入碱液后进行消解,消解完成后加入酸液进行中和,最后定容制成样品溶液;
S2、配制具有不同浓度氧化硼的标准溶液,向每种标准溶液中分别加入乙酸-乙酸铵缓冲溶液和甲亚胺-H显色剂,超声振荡后置于暗处显色,最后在紫外-可见分光光度计上于420nm处测定吸光度,测定时以试剂空白为参比,以吸光度为X轴、浓度为Y轴,得到工作曲线,并作线性回归方程,计算相关系数;
S3、将样品溶液中加入乙酸-乙酸铵缓冲溶液和甲亚胺-H显色剂,超声振荡后置于暗处显色,最后在紫外-可见分光光度计上于420nm处测定吸光度,根据S2所得标准曲线计算样品中氧化硼的含量。
进一步地,S1中玻璃样品采用振动磨、自动磨样机或玛瑙研钵进行研磨,过200目筛,取筛下物,于100~120℃烘箱中烘干1~2小时。
进一步地,S1消解时的碱液为KOH或NaOH,消解时采用聚四氟乙烯消解罐,在微波消解仪中进行消解;消解完成后向消解罐中加入超纯水15mL~30mL于赶酸仪中加热赶酸。
进一步地,S1中中和时加入的酸为盐酸,中和后使溶液呈中性或弱酸性,用赶酸仪赶酸完成后关闭仪器,使用余温继续加热5min~10min,待澄清后取出冷却,最后进行定容。
进一步地,S1中氧化硼标准溶液浓度为0.08mg/L、0.16mg/L、0.24mg/L、0.32mg/L、0.40mg/L、0.48mg/L.
进一步地,S2及S3中,所述乙酸-乙酸铵缓冲溶液的pH为5.4;超声振荡温度为35℃~40℃,时间为10min~15min,显色时间为1.5小时~2小时。
进一步地,S2及S3中,甲亚胺-H显色剂现配现用,具体采用0.5g甲亚胺-H、2.0g抗坏血酸,加入100mL水,在50℃以下超声振荡10min~15min溶解后制得。
进一步地,样品中氧化硼含量的计算公式为:
式中:
X-样品中氧化硼的含量;
C-样品试液中硼的浓度,单位为毫克每升;
C0-空白溶液中硼的浓度,单位为毫克每升;
V-步骤6中吸取溶液体积,单位为毫升;
MB2O3-氧化硼分子量;
MB-硼元素分子量。
进一步地,该方法中,所用的水为超纯水,试剂为优级纯试剂。
本发明具有以下有益效果:
本发明提供了一种操作快捷简单、检出限低、重现性好的玻璃中氧化硼元素的检测方法,该方法适用于绝大部分玻璃厂检测。
如果检测的玻璃为高铝玻璃,当其以氧化铝含量计,质量分数大于等于10%时,必须采用KOH进行消解,其余碱液不能消解完全,且取样量必须控制在0.1g以下,否则后期无法得到澄清溶液。
本发明通过在加入显色剂后进行超声振荡处理,可以大大缩短后期的显色时间,同样在显色剂的配制过程中,进行超声振荡也有助于缩短显色时间。具体详见实施例1中表2。
附图说明
图1为实施例1的标准溶液中硼含量的标准曲线。
图2为实施例2的标准溶液中硼含量的标准曲线。
图3为实施例3的标准溶液中硼含量的标准曲线。
图4为实施例3的标准溶液中硼含量加标回收率的标准曲线。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限定本发明的范围。
实施例1:
称取0.0701g已研磨、烘干、冷却后的玻璃样品于聚四氟乙烯消解罐中,加入50%的KOH溶液7mL,按表1所示参数进行消解,消解完成后往消解罐中加入20mL超纯水,于赶酸仪中120℃加热5min,再加入10mL盐酸(将浓盐酸与水按体积比1:1混合得到),关闭赶酸仪使用余温继续加热5min,待澄清后取出冷却,转移至100mL塑料容量瓶中定容,吸取5mL上述溶液于25mL塑料容量瓶中,加入缓冲溶液6mL、甲亚胺-H显显色剂6mL后定容,设置40℃水温超声振荡15min后置于暗处显色1.5h,在紫外-可见分光光度计上于420nm处测定吸光度。
配制不同浓度的标准溶液;氧化硼标准溶液浓度(单位:mg/L)为0.08mg/L、0.16mg/L、0.24mg/L、0.32mg/L、0.40mg/L;取每种标准溶液中分别加入乙酸-乙酸铵缓冲溶液6mL和甲亚胺-H显色剂6mL,设置40℃水温超声振荡15min后置于暗处显色1.5h,最后在紫外-可见分光光度计上于420nm处测定吸光度,用1cm比色皿,测定时以试剂空白为参比,以吸光度为X轴、浓度为Y轴,得到工作曲线,并作线性回归方程,计算相关系数;
关于超声振荡方式处理显色试验,本实施例中采用不用超声振荡方式及采用不同超声时间、显色时间作为对比检测,其中采用超声振荡10min后置于暗处显色1小时以上结果与不使用超声振荡方式常规暗处静置显色3小时以上结果相近,试验证明采用超声振荡10min后置于暗处显色1~1.5小时即可准确检测,大大缩短了显色时间,详见表2。
样品检测结果及标准曲线见图1。根据所得标准曲线计算样品中硼元素的浓度,样品试液中硼含量为0.36064mg/L,计算得样品中氧化硼含量为0.83%,采用ICP-AES同时检测该样品结果为0.83%,与该发明中检测结果一致。
表1
表2
实施例2
称取0.1007g已研磨、烘干、冷却后的玻璃样品于聚四氟乙烯消解罐中,加入50%的KOH溶液9mL,按表1所示参数进行消解,消解完成后往消解罐中加入20mL超纯水,于赶酸仪中120℃加热5min,再加入12mL盐酸(浓盐酸与水体积比1:1配制),关闭赶酸仪使用余温继续加热5min,待澄清后取出冷却,转移至100mL塑料容量瓶中定容,吸取5mL上述溶液于25mL塑料容量瓶中,加入缓冲溶液6mL、甲亚胺-H显显色剂5mL后定容,设置40℃水温超声振荡15min后置于暗处显色1.5h,在紫外-可见分光光度计上于420nm处测定吸光度。
配制不同浓度的标准溶液;氧化硼标准溶液浓度(单位:mg/L)为0.08mg/L、0.16mg/L、0.24mg/L、0.32mg/L、0.40mg/L;取每种标准溶液中分别加入乙酸-乙酸铵缓冲溶液6mL和甲亚胺-H显色剂6mL,设置40℃水温超声振荡15min后置于暗处显色1.5h,最后在紫外-可见分光光度计上于420nm处测定吸光度,用1cm比色皿,测定时以试剂空白为参比,以吸光度为X轴、浓度为Y轴,得到工作曲线,并作线性回归方程,计算相关系数;
样品检测结果及标准曲线见图1。根据所得标准曲线计算样品中硼元素的浓度,样品试液中硼含量为0.27442mg/L,计算得样品中氧化硼含量为0.44%,样品检测结果及标准曲线见图2。采用ICP-AES同时检测该样品结果为0.45%,与该发明中检测结果较为接近。
实施例3
称取0.1203g已研磨、烘干、冷却后的玻璃样品于聚四氟乙烯消解罐中,加入50%的KOH溶液10mL,按表1所示参数进行消解,消解完成后往消解罐中加入20mL超纯水,于赶酸仪中120℃加热5min,再加入13mL盐酸(浓盐酸与水体积比1:1配制),关闭赶酸仪使用余温继续加热5min,待澄清后取出冷却,转移至100mL塑料容量瓶中定容,吸取6mL上述溶液于25mL塑料容量瓶中,加入缓冲溶液6mL、甲亚胺-H显显色剂5mL后定容,设置40℃水温超声振荡15min后置于暗处显色1.5h,在紫外-可见分光光度计上于420nm处测定吸光度。
配制不同浓度的标准溶液;氧化硼标准溶液浓度(单位:mg/L)为0.08mg/L、0.16mg/L、0.24mg/L、0.32mg/L、0.40mg/L;取每种标准溶液中分别加入乙酸-乙酸铵缓冲溶液6mL和甲亚胺-H显色剂6mL,设置40℃水温超声振荡15min后置于暗处显色1.5h,最后在紫外-可见分光光度计上于420nm处测定吸光度,用1cm比色皿,测定时以试剂空白为参比,以吸光度为X轴、浓度为Y轴,得到工作曲线,并作线性回归方程,计算相关系数;
样品检测结果及标准曲线见图1。根据所得标准曲线计算样品中硼元素的浓度,样品试液中硼含量为0.14016mg/L,计算得样品中氧化硼含量为0.16%,样品检测结果及标准曲线见图3。采用ICP-AES同时检测该样品结果为0.16%,与该发明中检测结果较为接近。
实施例3加标回收率
与实施例3步骤相同,在吸取6mL样品试液于25mL塑料容量瓶后,另加入1mL浓度为0.2mg/L的硼标准溶液,按相同方法检测,结果及标准曲线见图4,计算加标回收率为(0.33882-0.14016)/2×100%=99.33%。
按上述方法分别加入0.5mL、1mL浓度为0.2mg/L的硼标准溶液,按相同方法分别检测6次,计算出加标回收率为97.31%~103.22%,效果较好。
Claims (10)
1.一种光度分析法测定玻璃中低含量氧化硼的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将玻璃样品研磨成粉,并烘干,然后加入碱液后进行消解,消解完成后加入酸液进行中和,最后定容制成样品溶液;
S2、配制具有不同浓度氧化硼的标准溶液,向每种标准溶液中分别加入乙酸-乙酸铵缓冲溶液和甲亚胺-H显色剂,超声振荡后置于暗处显色,最后在紫外-可见分光光度计上于420nm处测定吸光度,测定时以试剂空白为参比,以吸光度为X轴、浓度为Y轴,得到工作曲线,并作线性回归方程,计算相关系数;
S3、将样品溶液中加入乙酸-乙酸铵缓冲溶液和甲亚胺-H显色剂,超声振荡后置于暗处显色,最后在紫外-可见分光光度计上于420nm处测定吸光度,根据S2所得标准曲线计算样品中氧化硼的含量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:S1中玻璃样品采用振动磨、自动磨样机或玛瑙研钵进行研磨,过200目筛,取筛下物,于100~120℃烘箱中烘干1~2小时。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:S1消解时的碱液为KOH或NaOH,消解时采用聚四氟乙烯消解罐,在微波消解仪中进行消解;消解完成后向消解罐中加入超纯水15mL~30mL于赶酸仪中加热赶酸。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:S1中中和时加入的酸为盐酸,中和后使溶液呈中性或弱酸性,用赶酸仪赶酸完成后关闭仪器,使用余温继续加热5min~10min,待澄清后取出冷却,最后进行定容。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:S1中氧化硼标准溶液浓度为0.08mg/L、0.16mg/L、0.24mg/L、0.32mg/L、0.40mg/L、0.48mg/L。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:S2及S3中,所述乙酸-乙酸铵缓冲溶液的pH为5.4;超声振荡温度为35℃~40℃,时间为10min~15min,显色时间为1.5小时~2小时。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:S2及S3中,甲亚胺-H显色剂现配现用,具体采用0.5g甲亚胺-H、2.0g抗坏血酸,加入100mL水,在50℃以下超声振荡10min~15min溶解后制得。
10.根据权利要求1~8任意一项所述的方法,其特征在于:该方法中,所用的水为超纯水,试剂为优级纯试剂。
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