石英玻璃化学成分分析方法.docx

1、石英玻璃化学成分分析方法石英玻璃化学成分分析方法2007-06-26 14:45:26| 分类： 硅相关|标签：技术|字号大中小 订阅石英玻璃化学成分分析方法 9KGB/T 3284 93&e1主题内容与适用范围 本标准规定了石英玻璃化学成分分析时采用的度剂、材料和仪器，试样的制备和分解，bz（ n8分析步骤和结果表述方法。 本标准适有于石英玻璃、高纯石英玻璃及其原料水晶、硅石的化学成分分析。2分析方法2 1化学分析法2 1 1烧失量和二氧化硅的测定 2 11 1方法提要和原理试样经硫酸和氢氟酸分解，使全部二氧化硅转化为四氟化硅而除去，其反应方程如下： SiO2=6HFH2SiF6=2H2O

2、H2SiF6SiF4 f =2HFf 2 1 1 2 试剂和仪器a 氢氟酸（HF）2 :优级纯。b 硫酸溶液：1+4,优级纯。c 盐酸溶液：1+1。d 高纯水：二次交换水。 e 高温炉。f 铂坩埚。2 1 1 3试样 将验室样品敲成碎片或原料水淬后， 取一定量碎片（粒度v 5mm置于盐酸溶液中煮沸约 10min,然后用高纯水充分洗净，烘干后用玛瑙研钵研细，粒度约为 0.125 pm（120目），贮存于试样瓶内，备用。2 1 1 4分析步骤h2 114 1试料 称取1g经110（烘干不少于2h的试样两份，精确至 0.0001g，分别置于两个经 9501000 C Kn高温灼烧恒重的）C:Zk质玻

3、璃原料化学分析方法GB/T753-82（96）chAV本标准适用于硅石、砂岩、硅砂等硅质玻璃原料的化学成分分析。标准中同一 成分所列不同分析方法，可根据具体情况选用。 1总则？照明工程师社区学术交流中心 -照明工程师的网上家园 le3=2;1. 1所用分析天平应精确至 0. 000lg，天平与砝码应定期进行检定。称取试样时读数 应精确至0. 0001g。 恒重”系指连续两次称重之差不大于 0.0002g。1 . 2所用仪器和量器应经过校正。hA1. 3分析试样应于烘箱中在 105-110 C烘干1h以上，然后放入干燥器中，冷却至室温， 进行称量。*）1. 4分析用水，应为蒸馏水或去离子水；所用

4、试剂应为分析纯或优级纯；用于标定溶 液浓度的试剂应为基准试剂。对水和试剂应做空白试验。 jL1. 5标准中试剂的浓度采用下列表示法： _g$Q1. 5. 1当直接用名称表示酸和氧氧化铵时，系指符合下列百分浓度的浓试剂： （2&|$试剂名称试剂浓度， 盐酸36 38:T氢氟酸40以上WX#硝酸 65 68d5Za高氯酸70 72#A2硫酸 95 98hNjLf氢氧化铵25 28gQ1. 5. 2被两释的酸和氢氧化铵浓度以如下的形式表示：如盐酸（ 5 + 95）,系指5份体积的浓盐酸（36 38%）力口 95份体积的水配成之溶液。 V1. 5. 3固体试剂配制的溶液浓度用重量/体积百分浓度表示（作

5、杯准溶液时除外） 。#例如:20%氢氧化钾是指每 20g氢氧化钾溶于100ml水而制成之溶液。在没有特别指出 时， 均指水溶液。M16 对光度测量的参比液作如下说明： 3o16 1 制作标准曲线时所用 “试剂空白溶液 ”指第一只容量瓶中不含待测氧化物之溶 液。 162 试样分析时所用 “试剂空白溶液 ”指按试样测定操作不含试祥所得之溶液。 %2 试样的制备 Dq取来的样品必须混合均匀， 并应能代表平均组成， 没有外来杂质混入。 将此样品 经过缩分， 最后得到约20g试样。在玛瑙乳钵中研磨至全部通过孔径 75口筛，然后装 于称量瓶中备用。&3f2 试样的制备 取来的样品必须混合均匀，并应能代表平

6、均组成，没有外来杂质混入。将此样品 经过缩分，最后得到约20g试样，在玛瑙乳钵中研磨至全部通过孔径 75 g筛，然后装于称量瓶中备用。 3 烧失量的测定 m称取约lg试样于已恒重的铂坩埚中，放入高温炉内，从室瘟开始升温，于 1000 1050 C灼烧半小时。在干燥器中冷却至室温，称重，反复灼烧，直至恒重。烧失量的百分含量（X） 按下式计算： G - G1X= 100 什）G式中：G灼烧前试样重量， g； YI5G1 一一灼烧后试样重量， g。 t4二氧化硅的测定 RxIC4 1 盐酸一次脱水重量法 分光光度法 Z|c|*41 1 试剂 dfZi无水碳酸钠； qvn盐酸； 46z盐酸： l 1，

7、 111， 595；xJ硫酸： 11； 氢氟酸； gRl=2%氟化钾水溶液：称取 2g氟化钾（KF?2H2O于塑料杯中，加 100ml水溶解，贮存于塑料瓶中； is&X:2%硼酸水溶液； rx0. 5%对硝基笨酚指示剂乙醇溶液：称取 0. 5g对硝基苯酚，溶于 100ml95%乙醇中；20% 氢氧化钾水溶液：称取 20g 氢氧化钾于塑料杯中， 加 100ml 水溶解，贮存于塑料瓶中； 95% 乙醇； wF8%钼酸铵水溶液：称取 8g钼酸铵，溶于100ml水中，过滤，贮存于塑料瓶中； 2%抗坏血酸溶液（使用时配制） ； okEl二氧化硅标准溶液：准确称取 0. 1000g预先经1000C的烧lh

8、的高纯石英（99.99 %） 于 坩埚中，加2g无水碳酸钠，混匀。先于低温加热，逐渐升高温度至 1000 C，以得到 透明熔体，冷却。用热水浸取熔块于 300ml 塑料杯中，加入 150ml 沸水，搅拌使其溶解 （此时 溶液应是澄清的） ，冷却。转入 1L 容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀后立即转 移到塑料瓶 中贮存。此溶液每毫升含 0. lmg 二氧化硅。 uRdb04.1 . 2 仪器 QBe5lv分光光度计。 yA4.1 . 3 二氧化硅（硅钼蓝）比色标准曲线的绘制 f&_:于一组100ml容量瓶中，片别加 8ml盐酸（1+ 11）及10ml水，摇匀。用刻度移液管依次加入 0, I . 0

9、0, 2. 00, 3. 00, 4. 00, 5 . 00, 6 . 00ml 二氧化硅标准溶液加 8ml95%乙醇，4ml8%钼酸铵，摇匀。室温高于 20C时放置15min，低于20C时，于30 50C的温水中放置5- 10min ,冷却至室温。加15ml盐酸（1+ 1）,用水稀释至近 90ml ,加5ml2%抗坏血酸， 用水稀释至标线，摇匀。 1h 后，于分光光度计上，以试剂 空白溶液作参比，选用 0. 5cm 比色皿，在波长 700nm处测定溶液的吸光度。按侧得的 吸光度与比色溶液浓度的关系绘制标准曲线。 341 4 分析步骤 T%c_1称取约0. 5h试样厂铂皿中（铂皿容积约75 1

10、00ml）,加1. 5g无水碳酸钠，与试样混匀， 再取0. 5g无水碳酸钠铺在表面。先于低温加热，逐渐升高温度至 1000C,熔 融呈透明熔体，继续熔融约5min,用包有铂金头的坩埚钳夹持铂皿，小心旋转，使熔 融物均匀地附着在皿的内壁。冷却， 盖上表皿，加20m1盐酸（1 + 1）溶解熔块，将皿置 水浴上加热至碳酸盐 完全分解,不再冒气泡。取下,用热水洗净表皿,除去表皿,将 铂皿再置水浴上蒸发至无盐酸味。冷却，加 5ml盐酸，放置约5min,加约20ml热水搅拌使盐类溶解，加适量滤纸浆 搅 拌。用中速定量滤纸过滤, 滤液及洗涤液用 250ml 容量瓶承接, 以热盐酸（595）洗 涤 皿壁及沉淀

11、10一 12次，热水洗涤10一 12次。在沉淀上加2滴硫酸（I + 1）,将滤纸和沉淀 一并移人铂坩埚中，放在电炉上低 温烘干，升高温度使滤纸充分灰化。于 1100 C灼烧1h,在干燥器中冷却至室温，称量， 反复灼烧，直至恒重。 将沉淀用水润湿，加 3 滴硫酸（ 1 + 1 ）和5-7ml氢氟酸，在砂浴上加热，蒸发至干， 重复处理一次，继续加热至冒尽三氧化硫白烟为止。将坩埚在 1100 c灼烧15min，在干燥器中冷却至室温，称量。反复灼烧， 直至恒重。将上面的滤液用水稀释至标线， 摇匀。吸取25ml滤液100ml塑料杯中，加5ml 2%氟 化钾，摇匀，放置10min。加5ml2 %硼酸，加1

12、滴对硝基苯酚指示剂，滴加 20%氢氧化 钾 至溶液变黄，加 8ml盐酸（1+ 11）,转入l00ml溶量瓶，加8ml95%乙醇，4ml 8%钼酸 铵，摇匀。室温高于20C时，放置15min;低于20C时，于30 50C的温水中放置 510min , 冷却至室温。加15ml盐酸（1 + 1）,用水稀释至近 90ml，加5ml 2 %抗坏血酸， 用水稀释至标线，摇匀。 1h 后，于分光光度计上，以试剂空白溶液作参比，选用 0.5cmb 比色皿，在 波长700mm处测定溶液的肖光度。二氧化硅的百分含量（ X1）按下式计算：M_YG1- G2CX100 X1 = + 00 （2） GG X1000 式

13、中：G1燃烧后未经氢氟酸处理的沉淀及坩涡重量， g; G2 经氢氟酸处理并燃烧后残渣及坩涡重量， g; G 试样重量，g; C 标准曲线上查得所分取滤液中二氧化硅的含量， m y?ma注：回收二氧化硅,也可用硅钼黄比色法。详见 4. 2. 4。 mE4. 2 凝聚重量法一一分光光度法 +K4. 2. 1 试剂 ipD+0.1 %聚环氧乙烷溶液：称取 0.1g 聚环氧乙烷于烧杯中 ,加少量水浸泡一段时间,搅拌使 其溶解，稀释至100ml。贮存于塑料瓶中，溶液保留至有沉淀产生弃去 重配；其余试剂同4. 1 . l 。 &%!94. 2. 2 仪器 VtNm分光光度计。 dh;RN4. 2. 3二氧

14、化硅（硅钼黄）比色标准曲线的绘制于一组 100ml容量瓶中，分别加 8ml盐酸（1 + 11）及10ml水，摇匀。用刻度移液 管依次加入0, 1 . 00, 2. 00, 3 . 00, 4 . 00 ,5.00, 6 . 00ml二氧化硅标准溶 液，力口 8ml95 %乙醇，4ml8 %钼酸铵，摇匀。室温高于 20C时，放置15min ;低于20 C时，于30 58 C的温水中放置 5 10min，冷却至室温。用 水稀释至标线，摇匀。2h内，于分光光度计上，以试剂空白溶液作参比， 选用3cm比色皿， 在波长420nm处测定溶液 的吸光度。按测得吸光度与比色溶液浓度的关系绘制标准曲线。注：加钼

15、酸铵后,应避免阳光照射。 jI|3424分析步骤 q称取约0. 5g试样于铂皿中，加 1. 5g无水碳酸钠，与试样混匀，再取 0. 5g无水碳 酸钠 铺在表面。先于低温加热，逐渐升高温度至 1000 C,熔融呈透明熔体，继续熔融 约5mi n,用包有铂金头的坩锅钳夹持铂皿小心旋转,使熔融物均匀地附着在皿的内壁。 冷却,盖上表皿，加20ml盐酸（1+ 1）溶解熔体，将皿置水浴上加热至碳酸盐完全分 解，不再冒气泡。取下，用热水洗净表皿，除去表皿，将铂皿再置水浴上蒸发至 10ml 以下或糊状，将铂皿从 水浴上取下，加适量滤纸浆搅拌，加约 5ml 聚环氧乙烷溶液，充分搅拌，放置 5min 。用中速定量

16、滤纸过滤，冲洗表皿，滤液及洗涤液用 250ml 容量瓶 承接，用热盐酸（ 595）洗涤 沉淀及铂皿10一 12次，再用热水洗涤 10一 12次。在沉淀上加 2滴硫酸（1 + I ）,以下步骤 按 4l 4 进行。滤液中残留二氧化硅， 除了用硅钼蓝比色回收外， 还可用硅钼黄比色回收。 步骤 如下： 吸取25ml滤液于180ml塑料杯中，加5ml 2%氟化钾，摇匀，放置 10min。加5mI 2 硼酸，加 1 滴对硝基笨酚指示剂，滴加 20氢氧化钾至溶液变黄，加 8mI 盐酸（ 1 + 11）,转入100ml容量瓶中，加8ml 95%乙醇，4m18%钼酸铵，摇匀。室温高于20C时， 放置15min

17、，低于20 C时，于30 50 C的温水中放置 5 10min，冷却至室温。用水稀释至 标 线，摇匀。2h内，于分光光度计上，以试剂空白溶液作参比，选用 3cm比色皿，在彼长420nm处测定溶液的吸光度。 二氧化硅百分含量（X2）按下式计算：7t） &G1 G2CX100 X1 = + 00 （3） GG X1000 式中：GW灼烧后未经氢氟酸处理的沉淀及坩埚重量， g; G2 经氢氟酸处理并灼烧后残渣及坩埚重量， g; !G试样重量，g; l!?XRK标准曲线上查得所分取滤液中二氧化硅的含量， m -注：试剂空白溶液中不要加聚环氧乙烷，因其与钼酸铵形成白色沉淀。 $5三氧化二铝的测定 F_=

18、 5 1 试剂 r无水碳酸钠; y*l硼酸; ;1Rf氢氟酸; W=OBBW50.98 TAl2O3 = （4）AGG6.08 W TCao = （5）V WM0.30 TMgO= GG-V-G6：08 式中：W所取氧化钙的毫克数； V 滴定时消耗 EDTA标准溶液的体积， mJ, TAl2O3 EDTA标准溶液对三氧化二铝的滴定度， mg/ ml ； TCaCDTA标准溶液对氧化钙的滴定度， mg/ ml ； TMgOEDTA标准溶液对氧化镁的滴定度, mg ml； 50 . 98三氧化二铝分子量的一半； （uQ56. 08氧化钙的分子量； +40. 30氧化镁的分子量。 %xs.$EDTA

19、标准溶液与乙酸锌标准溶液体积比的测定：从滴定管放出 10. 00ml0 . 01M0,WEDTA标准溶液于300ml烧杯中，加水约150ml，加5mlpH5. 6的缓冲溶液，加二甲酚橙 指示剂4滴，用0. 01M乙酸锌标准溶液滴定至溶液由黄色变为红色。 :lEDTA标准溶液与乙酸锌标准溶液的体积比按下式计算： opGw*10 K = （7）V式中：K 每毫升乙酸锌标准溶液相当于 EDTA标准溶液的毫升数； 2Th|V一一滴定时消耗乙酸锌标准溶液的体积， ml。B5.2 分析步骤 th 根据试样中二氧化硅的含量范围，试液制备步骤分述如下： n:. 二氧化硅含量在 95%以上者，称取约1g试样于铂

20、皿中，用少量水润湿，加 1ml硫酸（11）和 10ml 氢氟酸，于低温电炉上蒸发至冒三氧化硫白烟，重复处理一次， 逐渐升高温度，驱尽三氧化硫，冷却。加 5mI 盐酸（ l 1 ）及适量水，加热溶解，冷却 后，转入 250ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。此溶液供测定三氧化二铁、二氧化 钛、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁之用二氧化硅含量在 95%以下者， 称取约 lg 试样于铂皿中， 用少量水润湿， 加约lml硫酸（1 + 1）和10ml氢氟酸，在低温电炉上蒸发至冒三氧化硫白烟，逐渐升高温 度驱尽 三氧化硫。放冷，将1. 5g无水碳酸钠和1g硼酸，混匀后，加于残渣上。先低温加 热，逐渐升高温度至1

21、000 1100C熔融约10min，使残渣全部融解。盖上表皿，放冷后加 10ml 盐酸（ 1+ 1）及适量水，加热溶解，冷却后移人 250mI 容量瓶中，用水稀释至标 线， 摇匀。此溶液供测定三氧化二铁、二氧化钛、三氧化二铝、氧化钙、氨化镁之用。 c.从上述a或b制取的溶液中，移取适量试样溶液（含三氧化二铝在 2%以下者移 取50ml,在2% 以上者移取25ml ）于300ml烧杯中，用滴定管加入 20. 00m10. 01MEDTA标准溶液，在电炉 上加热至50C以上，加1滴二甲酚橙指示剂，在搅拌下滴加氢氧化铵 （1+ 1）至溶液由黄色刚好变成紫红色，加 5mlpH5. 6 缓冲溶液，此时溶

22、液由紫红变黄。 继续加热，煮沸 2 3min，冷却，用水稀释至约 150ml。加23滴二甲酚橙指示剂，用 0 . 01M乙酸锌标准溶液 滴定至溶液由黄色变为红色。 d .三氧化二铝的百分含量（X3）按下式计算：wZP-yTAI2O3?A（V1 V2?K） X3 = .6384 Fe2O3%+ 0.6380 TiO2%） - （ 8）GXI000式中：TAI2O3EDTA标准溶液对三氧化二铝的滴定度， mg/ml; xlAV1加入EDTA标准溶液的体积，ml; V2 滴定过量EDTA消耗乙酸锌标准溶液的体积， ml ; K每毫升乙酸锌标准溶液相当于 EDTA标准溶液的毫升数；A 系数。当移取25

23、ml试液时， A= 10; 当移取50ml试液时，A= 5; 9G试样重量，g; 0.6384 三氧化二铁对三氧化二铝的换算系数； 0.6380 三氧化钛对三氧化二铝的换算系数。 6 三氧化二铁的测定 6.1 试剂 氢氧化铵： 1+1; 盐酸： 1+1; 对 硝基苯酚指示剂： 0.5%乙醇溶液; 1 0 %盐酸羟胺水溶液; 0.1 %邻菲罗啉：称取 0.1g 邻 菲罗啉溶于10ml乙醇，加90ml水混匀；10 %酒石酸水溶液；三氧化二铁标准溶液：准确 称取0.1000g预先经400C灼烧半小时的三氧化二铁于烧 杯中，加10ml盐酸（1+ 1）,加热溶解，冷却后，转入 1L溶量瓶中，用水稀释至标

24、线， 摇匀。此溶液每毫升含 0.1mg三氧化二铁。 移取 100ml 上面配制的三氧化二铁标准溶液，放入 500ml 容量瓶中，用水稀释至 标线P Rx_ 摇匀。此溶液每毫升含 0.02mg 三氧化二铁。 R_al. 2 仪 器 分 光 光 度 计 。 6.3 三 氧 化 二 铁 比 色 标 准 曲 线 的 绘 制 移 取0,1.00,3.00,5.00,7.00,10.00,13.00,15.00ml 三氧化二铁标准溶液（每毫升含 0.02mg 三氧化二铁），分别放入一组100ml容量瓶中，用水稀释至 40一50ml。加4ml 10%酒石酸，1 2滴对硝基茶杯酚指示剂，滴加氢氧化铵（ 1+

25、1）至溶液呈现黄色，随即滴 加盐酸（1 +1）至溶液刚无色，此时，溶液 pH值约为5。加2ml 10%盐酸羟胺，10ml 0.1 %邻菲罗啉，用水稀释至标线，摇匀。放置 20min 后，于分光光度计上，以试剂空白溶液作 参比，选用1cm比色皿，在波长 510mm处测量溶液的吸光度。按测得的吸光度与比色溶液 浓度的关系绘制标准曲线。6.4分析步骤 从5.2a或b制取的溶液中，吸取 25ml移置于100ml容量瓶 中，用水稀释至 40 50ml。加4ml 10%酒石酸，1一2滴对硝基苯酚指示剂，滴加氢氧化 铵（1 + 1 ）至溶液呈现黄 色，随即滴加盐酸（1 + 1 ）至溶液刚无色，此时，溶液 p

26、H值约为5。加2ml 10%盐酸 羟胺，10ml 0.1 %邻菲罗啉，用水稀释至标线，摇匀。放置20min 后，于分光光度计上， 以试剂空白溶液作参比，选用 1cm比色皿，在波长510 nm处测量溶液的吸光度。三氧化二铁的百分含量（X4）按下式计算：CX10 X4 = 兴100 （9） X1000式中： 在标准曲线上查得所分取试样溶液中三氧化二铁的含量，mg； G试样重量，g。7二氧化钛的测定 7 . 1试剂$AB|J 硫酸： 1 + 1 ； 盐酸： 1 + 1 ；8g 氢氧化铬： 1 + 1 ； OttxLz 对硝基苯酚指示剂： 05%乙醇溶液； 3njo5%抗坏血酸水溶液（使用时配制） ；

27、 zG5%变色酸水溶液（使用时配制） ； g&!A二氧化钛标淮溶液：准确称取 0. 1000g预先经800 950C灼烧半小时的二氧化钛 于铂坩 埚中，加约 3g 焦硫酸钾，先在电炉上熔融，再移到喷灯上熔至呈透明状态。放 冷后，用20ml 热硫酸（ l +l ）浸取熔块于预先盛有 80ml 硫酸（ 1+ l ）的烧杯中，加热 溶解。冷却 后，转入1L溶量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。此溶液每毫升含 0. 1mg二 氧化钛；2u5吸取 100ml 上面配制的二氧化钛林准溶液于 1L 容量瓶中， 用水稀释至标线， 摇匀。 此溶液 每毫升含0. 01mg二氧化钛。37 2 仪器 Pz 分光光度计。 P

28、e73 二氧化钛比色标准曲线的绘制 + 吸取 0， l 00， 2 00， 3 00， 400， 500， 600， 7 00ml 二氧化钛标准溶 液（每毫 升含0.01mg二氧化钛），分别放入一组100ml容量瓶中，用水稀释至 40 50ml。加5ml抗 坏血酸和I 2滴对硝基苯酚指示剂， 滴加氢氧化铵（l + 1）至溶液呈现黄色， 随即滴加盐酸（ 1+ 1）至溶液刚无色，再加 3 滴，加 5ml 5 %变色酸，用水稀释至杯线， 摇匀，放置 10lmin。于分光光度计上，以试剂空白溶液作参比，选用 3cm比色皿，在彼 长47lnm处测量溶液的吸光度，按测得的吸光度与比色溶液浓度的关系绘制标准

29、曲线。 #%d7 4 分析步骤 7:7F8从5. 2a或6制取的溶液中， 吸取25ml移置于100mI容量瓶中，用水稀释至4050ml。加 5m 15%抗坏血酸和12滴对硝基笨酚指示剂，滴加氢氧化铵（ l + 1）至溶液呈现黄 色，随即滴加盐酸（ l + 1）至溶液刚无色，再加 3 滴，加 5m1 5%变色酸，用水稀释至标 线，摇匀，放置10min。于分光光度计，以试剂空白溶液作参比， 选用3cm比色皿，在波 长470nm 处测量溶液的吸光度。 cXiN 二氧化钛的百分含量（X5）按下试计算：|qp_）CX10 X4 = 00 （1-0）-C X1000式中C在标准曲线上查得所分取试样溶液中二氧化钛的含量， mg； ooO$VG试样重量，g。05/A8氧化钙的测定 H（8 1 试剂 _TZug 三乙醇胺：（1+1）； BVYy 20%氢氧化钾水溶液； o（5R% 钙黄绿素混合指示剂：同 5l ； rIz）0. 01MEDTA标准溶液。，jK5& 2分析步骤*.从