光学玻璃中二氧化硅含量的测量方法
【专利摘要】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。
【专利说明】光学玻璃中二氧化硅含量的测量方法 【技术领域】
[0001] 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】
[0002]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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。再用硅钥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。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 当试样中Si02含量在2%以下时，宜用比色法测定。比色法有硅钥黄和硅钥蓝两 种。硅钥黄法可以测出比硅钥蓝法含量较高的Si02，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钥蓝比色法。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】
[0009] 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。
[0010] 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：
[0011] 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；
[0012] 2)加热熔融至透明状，冷却；
[0013] 3)加入盐酸溶解，至溶液呈酸性，用水稀释，得到样品溶液；
[0014] 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；
[0015] 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；
[0016] 6)按下述公式计算得出二氧化硅含量：
[0017] (Si02) % = 2. 1392*C*A*l(T6/m*100%
[0018] 其中：C为ICP-AES法测出的硅含量，(ug/mL)；
[0019] A为玻璃粉样品的稀释倍数；
[0020] m为玻璃粉样品质量，g。
[0021] 进一步的，步骤1)所述玻璃粉样品的重量份为0. 2?0. 4。
[0022] 进一步的，步骤1)所述混合熔剂的重量份为1. 5?3。
[0023] 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。
[0024] 进一步的，步骤1)所述容器采用钼坩埚或钼金蒸发皿。
[0025] 进一步的，步骤1)所述混合熔剂中的硼砂事先除去结晶水。
[0026] 进一步的，所述步骤2)是：先低温加热，逐渐升高温度至950?1100°C，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。
[0027] 进一步的，步骤3)所述盐酸的浓度为6?12mol/L。
[0028] 本发明的有益效果：采用ICP-AES法测试玻璃中的Si02，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】
[0029] 本发明的测量方法包括以下步骤：
[0030] 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 齐U，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；
[0031] 2)先低温加热，逐渐升高温度至950?1100°C，熔融至透明状，继续熔融10? 15min,摇动容器,使熔融物均勻附于容器底部，冷却；
[0032] 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；
[0033] 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 品溶液相冋；
[0034] 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；
[0035] 6)按下述公式计算得出二氧化硅含量：
[0036] (Si02) %= 2. 1392*C*A*l(T6/m*100%
[0037] 其中：C为ICP-AES法测出的硅含量，(ug/mL)；
[0038] A为玻璃粉样品的稀释倍数；
[0039] m为玻璃粉样品质量，g。
[0040] 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。
[0041] 本发明采用ICP-AES法测试玻璃中的Si02，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。
[0042] 上述容器可以采用钼坩埚或钼金蒸发皿。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。
[0043] 实施例1 ：
[0044] 1)称取0. 3g(精确至0. OOOlg)烘干的玻璃粉样品于钼坩埚中，加入混合熔剂：lg 硼砂（须事先除去结晶水）和lg无水碳酸钠，与玻璃粉样品混匀，盖上坩锅盖；
[0045] 2)先低温加热，逐渐升高温度至1000°C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；
[0046] 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；
[0047] 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；
[0048] 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;
[0049] 6)按下述公式计算得出二氧化硅含量：
[0050] (Si02) %= 2. 1392*C*A*l(T6/m*100%
[0051] 其中：C为ICP-AES法测出的硅含量，(ug/mL)
[0052] A为样品的稀释倍数
[0053] m为样品质量，g。
[0054] 7)方法可靠性试验
[0055] 对玻璃粉样品重复测定六次，测定结果见下表。
【权利要求】
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： 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： (Si02) % = 2. 1392*C*A*l(T6/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，go
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 述容器采用钼坩埚或钼金蒸发皿。
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°C，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。
【文档编号】G01N21/73GK104048952SQ201410325520
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】彭文俐, 杨峰 申请人:成都光明光电股份有限公司