一种防止含铅玻璃铅离子溶出的钝化设备和钝化方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及含铅玻璃的加工技术领域，特别是设及一种防止含铅玻璃铅离子溶出 的纯化设备和纯化方法。
【背景技术】
[0002] 含铅玻璃是一种含有氧化铅的娃酸盐玻璃，是W二氧化娃、氧化铅、氧化棚、氧化 钟、氧化领等为基本成分的玻璃系统。某些由氧化铅和二氧化娃组成的二元玻璃系统中，氧 化铅含量甚至可W达到80%，仍然能够稳定地形成玻璃。根据玻璃中饥0含量的多少，可将 含铅玻璃分为Ξ类：高铅玻璃，PbO含量> 30 %，密度> 3 . Og/cm3，折射率> 1.560;中铅玻 璃，PbO含量^ 24 %，密度^ 2.90g/cm3，折射率^ 1.545;低铅玻璃，捷克规定饥0含量^ 7 %， 而英国标准和欧洲标准则规定ZnO、BaO、化0、Κ2〇单一组分或者总组分> 10 %，密度> 2.40g/cm3,折射率大于1.52。
[0003] 含铅玻璃具有其他玻璃没有的一些优点，如:具有吸收放射性射线的功能、折射率 高、表观晶奎光泽度好的特点、软化溫度低易于烙化成型等;使用时强初耐用，力学特性和 热学特性大致上与丙締树脂相同，耐冲击性也极为优越;加工容易，可W进行裁断、切割、研 磨、穿孔等机械加工、胶接、层压加工;透明性高，美观大方的暗褐色透明板，可作为普通玻 璃不能实现的大尺寸透明屏蔽板。因 W上优点，含铅玻璃被广泛用于制造光学玻璃、电真空 玻璃、低溫封接玻璃、防福射玻璃、铅晶质玻璃、火石类光学玻璃、低烙玻璃、延迟线玻璃、高 折射微珠玻璃及艺术器皿玻璃等，还可W用于处理固体放射性核废料。含铅玻璃在医学领 域又称医用X射线防福射铅玻璃板，主要用于X射线诊断机房、CT、ECT、阳T、CT-阳T等机房W 及X射线摄影防护室、防护口、防护屏上的观察窗，W及核医学操作时的防护屏等。此外，由 于含铅玻璃在制备时，烙化溫度低，成型容易，因此能够制造出形状复杂的玻璃制品，同时 由于含铅玻璃有较优越的光学性能，能够广泛用于装饰材料领域。
[0004] 虽然，含铅玻璃中随着Pb2+含量的增加，玻璃的密度、折射率、色散、介电常数、对X 射线和γ射线吸收系数等性能指标会提高；其硬度、高溫粘度、软化溫度、化学稳定性等指 标则降低，使玻璃成型料性变长、表面光泽增加、敲击声清脆。但是化0是一种玻璃网络中间 体，既可作为玻璃网络外体，又可作为玻璃网络形成体，当Pbo含量高时，铅离子(Pb2+)容易 极化变形，或其配位数降低而游离在玻璃表面，居于玻璃的结构网络之外，成为玻璃网络外 体，即铅离子溶出。
[0005] 含铅玻璃虽然应用广泛，但是含铅玻璃在高溫的烙化制备过程中铅离子(Pb2+)会 挥发，并随着烟气进入大气而造成大气污染，同时在使用过程中会有铅离子(Pb2+)慢慢地溶 出（如安装在医院里的防护屏在一定的环境下(水和空气同时存在的情况下)会加速溶出）， 铅离子(Pb2+)溶出后会附着在玻璃的表面，表面的铅离子(Pb2+)接触到人体、水体等，会产 生污染。由于铅对人体有害，在一些场合开始逐步限制含铅玻璃制品的使用，如含铅的低溫 封接玻璃在欧美已经限制或禁止使用，在中国GB19778-2005中规定扁平容器铅离子允许溶 出量为〇.8mg/血2。
[0006] 目前防止铅离子溶出主要是采用两种途径:一是将含铅玻璃用在与人接触少的产 品中；二是在现有含铅玻璃表面贴膜，但是贴膜后的玻璃不美观、透光性能降低，长时间使 用膜会产生脱落，而且往往是先加工玻璃后贴膜，玻璃边缘膜不容易贴合紧密，仍会有铅离 子污染的风险存在。现有途径都未能在根本上解决铅离子溶出的问题。
[0007] 因此，一种能够防止含铅玻璃铅离子溶出的纯化设备和纯化方法是本领域亟需 的。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种防止含铅玻璃铅离子 溶出的纯化方法，将含铅玻璃完全浸没于纯化烙盐中，使含铅玻璃表面的铅离子被纯化烙 盐中的锋离子置换至纯化烙盐中；并在纯化烙盐中放置锋块，使纯化烙盐中的铅离子被锋 块置换成铅。
[0009] 所述纯化烙盐由氯化锋、氯化巧和氯化儀按摩尔比（8-30): (3-9): (1-6)混合而 成;优选氯化锋、氯化巧和氯化儀的摩尔比为（15-22): (5-7): (3-5)，最优选氯化锋、氯化巧 和氯化儀的摩尔比为18:6:4。
[0010] 将含铅玻璃完全浸没于纯化烙盐中在300-450°C (优选350-400°C，最优选380°C) 纯化0.5-化(优选2-4h，最优选化）。
[0011] 具体包括W下步骤：
[0012 ] (1 )、在纯化烙盐槽中装入纯化烙盐，底部放入若干块锋块，纯化烙盐由氯化锋、氯 化巧和氯化儀按摩尔比（8-30): (3-9): (1 -6)混合而成；
[0013] (2)、启动电加热系统，加热纯化烙盐至300-450°C;
[0014] (3)、将含铅玻璃完全浸没在纯化烙盐的液面线W下，在300-450°C纯化0.5-化；
[001引 （4)、取出含铅玻璃，7令却至室溫即可。
[0016] 第二方面，本发明提供了一种上述纯化方法中使用的纯化设备，包括盛有纯化烙 盐的纯化烙盐槽、包裹在纯化烙盐槽外部的保溫壳体、及位于保溫壳体和纯化烙盐槽之间 的电加热系统。
[0017] 所述纯化烙盐槽底部放置若干锋块。
[0018] 所述纯化烙盐槽是不诱钢制成的。
[0019] 所述保溫壳体是氧化侣保溫纤维材料制成的。
[0020] 第Ξ方面，本发明提供了一种含铅玻璃，是由上述纯化方法制备得到的，表面铅离 子含量为9-53mol %，优选9-33mol %、9-27mol %，最优选9-15mol % ;铅离子溶出率为0. Οδ? ?. 56mg/血2 ， 优选 0.05-0.33mg/血2 、 0.05-0.28mg/dm2 ， 最优选 0.05-0.16mg/血2 。
[0021] 表面锋离子含量为25-75mol%，优选49-75mol%、63-75mol%，最优选69- 75mol%。
[0022] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0023] 本发明防止含铅玻璃铅离子溶出的纯化设备体积小、对环境污染少、自动化程度 高、能够制备铅离子溶出率低的含铅玻璃，使得综合成本降低。本发明防止含铅玻璃铅离子 溶出的纯化方法，能够大大降低含铅玻璃表面的铅离子(Pb2+)溶出，同时提高含铅玻璃表面 锋离子(Zn2+)、巧离子(Ca2+)和儀离子(Mgh)的含量，使得纯化后的含铅玻璃能够满足更苛 刻的使用要求，也就大大扩展了含铅玻璃的应用范围，使得纯化后的含铅玻璃能够应用于 一些原来不能应用的如卫生、食品等领域。
【附图说明】
[0024] 图1所示为本发明纯化设备的结构示意图；
[0025] 图2所示为本发明纯化方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0026] 本发明防止含铅玻璃铅离子溶出的纯化方法的设计思路和原理是：由于含铅玻璃 内部的铅离子是稳定存在的（即作为玻璃网络形成体），溶出的都是表面的铅离子（即作为 玻璃网络外体），因此用本发明的纯化设备处理已经制备好的含铅玻璃，用纯化设备中纯化 烙盐槽内盛有的纯化烙盐中的锋离子置换玻璃表面的铅离子，通过用无害离子置换玻璃表 面的铅离子，降低玻璃表面铅离子的含量，从而达到降低铅离子溶出率，进一步用巧离子、 儀离子填补铅离子的空隙，防止铅离子进一步溶出。
[0027] W下结合具体实施例，更具体地说明本发明的内容，并对本发明作进一步阐述，但 运些实施例绝非对本发明进行限制。
[0028] 本发明提出的能够防止含铅玻璃铅离子溶出的纯化设备，结构如图1所示，包括纯 化烙盐槽1、保溫壳体2和电加热系统3。其中，纯化烙盐槽1是盛装纯化烙盐的容器，采用 022化17M 12Mo2不诱钢制成;保溫壳体2包裹在纯化烙盐槽1外部，采用氧化侣保溫纤维材 料制成;保溫壳体2和纯化烙盐槽1之间有电阻丝构成的电加热系统3,为纯化烙盐槽1中的 纯化烙盐供给热量，保证纯化时所需要的溫度。纯化烙盐槽1内装有纯化烙盐4，纯化烙盐是 氯化锋、氯化巧和氯化儀按摩尔比为(8-30): (3-9): (1-6)组成的混合物；同时在纯化烙盐 槽1底部放置若干锋块7,置换到烙盐中的Pb2+与锋反应，生成铅单质和Zn2%铅单质沉积在 纯化烙盐槽1底部，有利于纯化的进行。
[0029] 使用上述纯化设备，本发明提出了防止含铅玻璃铅离子溶出的纯化方法，具体包 括W下步骤：
[0030] (1 )、在纯化烙盐槽1中装入纯化烙盐4，底部放入若干块锋块7，纯化烙盐4由氯化 锋、氯化巧和氯化儀按摩尔比（8-30): (3-9): (1-6)混合而成;优选氯化锋、氯化巧和氯化儀 的