一种检测玻璃中元素含量的方法与流程

1.本发明涉及玻璃组分检测技术领域，具体涉及一种检测玻璃中元素含量的方法。


背景技术：

2.玻璃组分中元素含量的测试方法主要有化学测试法和仪器测试方法。由于化学测试法检测周期较长，且化学危害较大，人工和时间成本较高。因此，现有技术通常采用仪器测试法检测玻璃组分中元素的含量。
3.其中，采用电感耦合等离子体发射光谱法检测玻璃组分中元素含量是应用最为广泛的方法之一。
4.传统的电感耦合等离子体发射光谱法测玻璃组分中元素含量是通过将标准溶液稀释，配成一系列的浓度后，直接上机测试，通过仪器拟合一条标准曲线；并将经过前处理的试样溶液经仪器分析，代入该标准曲线计算得出试样中待测组分的含量。
5.然而，这种测试方式的检测结果与试样理论值偏差较大，准确度低；并且，通常需要通过复杂的计算才能得出准确的值，尤其是对于含有易挥发的微量氧化物的玻璃试样，在前处理过程中，易挥发的元素会随着前处理而有损耗，试样经仪器分析代入标准曲线中所得的检测值通常偏低。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有技术玻璃组分中元素检测方法存在准确度低的问题。
7.为了实现上述目的，本发明提供一种检测玻璃中元素含量的方法，该方法包括：
8.(1)在酸性溶剂i存在下，将标准溶液进行第一消解，得到第一消解液，并采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对所述第一消解液进行测试，拟合得到标准工作曲线；以及
9.在酸性溶剂ii存在下，将待测玻璃进行第二消解，得到第二消解液；
10.(2)在所述标准工作曲线的条件下，采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对所述第二消解液进行测试；
11.其中，所述酸性溶剂i为以干基计的质量比为1：1.2-1.6：0.5-1的氢氟酸、硝酸和盐酸的组合；所述第一消解的条件包括：温度为150-250℃，时间为2-4h。
12.优选地，在步骤(1)中，所述第一消解的条件包括：温度为180-190℃，时间为2-4h。
13.优选地，在步骤(1)中，所述酸性溶剂ii和所述酸性溶剂i相同。
14.优选地，在步骤(1)中，相对于1ml的所述标准溶液，所述酸性溶剂i的用量为0.3-1ml。
15.优选地，在步骤(1)中，相对于1g的所述待测玻璃，所述酸性溶剂ii的用量为10-20ml。
16.优选地，在步骤(1)中，所述待测玻璃选自建筑玻璃、盖板玻璃和基板玻璃中的至少一种。
1ml。
37.优选地，在步骤(1)中，所述标准溶液中含有待测元素。
38.优选地，在步骤(1)中，相对于1g的所述待测玻璃，所述酸性溶剂ii的用量为10-20ml。
39.优选地，在步骤(1)中，所述待测玻璃选自建筑玻璃、盖板玻璃和基板玻璃中的至少一种。
40.优选地，在步骤(1)中，以所述待测玻璃的总重量为基准，所述待测玻璃中含有48-73重量％的sio2、0-20重量％的al2o3、3-12重量％的cao、0-4重量％的mgo和0-11重量％的b2o3。
41.优选地，在步骤(1)中，所述待测玻璃为平均粒径为3-7μm的玻璃粉。
42.优选地，在步骤(1)中，该方法还包括：在将所述待测玻璃进行第二消解之前，先将所述待测玻璃进行粉碎，以得到平均粒径为3-7μm的待测玻璃粉。
43.优选地，在步骤(1)中，所述第二消解的条件包括：温度为150-250℃，时间为2-4h。
44.根据一种特别优选的具体实施方式，所述第一消解和所述第二消解的条件相同。发明人发现，采用该优选情况下的具体实施方式，获得的检测结果更准确。
45.本发明对进行所述第一消解、所述第二消解的设备没有特别的要求，可以采用本领域已知的设备，示例性地，本发明在电热板上进行所述第一消解和所述第二消解。
46.本发明对所述第一消解液的浓度没有特别的要求，可以根据实际情况进行调整。
47.根据一种特别优选的具体实施方式，在步骤(1)中，该方法还包括：用水将进行所述第一消解后的物料定容，得到待测元素浓度确定的储备液(例如，浓度为10mg/l)，分别用不同量程的刻度吸管吸取一定量的所述储备液于样品瓶中，再加入水，配制成不同浓度的第一消解液(例如，浓度为0.1mg/l、0.2mg/l、0.5mg/l、1.0mg/l、2.0mg/l、5.0mg/l)。
48.根据一种特别优选的具体实施方式，在步骤(1)中，该方法还包括：用水将进行所述第二消解后的物料定容，得到浓度确定的所述第二消解液。
49.优选地，所述元素选自硅、铁、钙和镁中的至少一种。
50.以下将通过实例对本发明进行详细描述。以下实例中，在没有特别说明的情况下，使用的各种原料均为市售品。
51.标准溶液：以硅元素计的浓度为1000mg/l的含硅标准溶液，购自环境保护标准样品研究所；
52.以下实例中，未消解标准溶液的标准工作曲线为y＝1416x 17.098，其中，x表示标准溶液中待测元素的浓度，y表示仪器测试时待测元素的离子信号强度。
53.待测玻璃1：建筑玻璃，主要成分包括70重量％的sio2、3重量％的al2o3、8重量％的cao、2重量％的mgo；
54.待测玻璃2：盖板玻璃，主要成分包括60重量％的sio2、20重量％的al2o3和5重量％的b2o3；
55.待测玻璃3：基板玻璃，主要成分包括58重量％的sio2、15重量％的al2o3、10重量％的b2o3和5重量％的cao；
56.以下实例中，待测玻璃均为平均粒径为5μm的粉末状；
57.以下实例中，氢氟酸的浓度均为40wt％，硝酸的浓度均为65wt％，盐酸的浓度均为
36wt％；
58.以下实例中，采用的电感耦合等离子体原子发射光谱仪(icp)型号为icap7000，购自美国赛默飞世尔科技有限公司，检测参数如下：rf功率为1150w，泵速为50rpm，辅助气流量为0.5l/min，雾化气体流量为0.5l/min。
59.实施例1
60.本实施例提供一种检测玻璃中硅元素含量的方法，该方法包括以下步骤：
61.(1)将10ml的标准溶液加入铂金坩埚中，并加入3ml的酸性溶剂i(其中，以干基计的氢氟酸、硝酸和盐酸的质量比为1：1.5：0.7)，置于180℃的电热板上进行第一消解3h后，将进行第一消解后的物料进行冷却，然后用水定容至100ml，得到浓度为100mg/l的储备液，分别用不同量程的刻度吸管吸取一定量的储备液于样品瓶中，再加入水，配制成浓度为0.1mg/l、0.2mg/l、0.5mg/l、1.0mg/l、2.0mg/l、5.0mg/l的第一消解液，并采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对前述得到的第一消解液进行测试，以仪器测试时硅元素的离子信号强度为纵坐标，以标准溶液中硅元素的浓度为横坐标，绘制得到标准工作曲线y＝1331.1x 7.6547；
62.将0.2501g的待测玻璃1粉末加入铂金坩埚中，并加入3ml的酸性溶剂ii(其中，以干基计的氢氟酸、硝酸和盐酸的质量比为1：1.5：0.7)，置于180℃的电热板上进行第二消解3h后，将进行第二消解后的物料进行冷却，然后用水定容至100ml，得到浓度为2.501mg/l的第二消解液；
63.(2)采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对前述得到的第二消解液进行测试，在前述标准工作曲线上获得待测玻璃1中硅元素含量。
64.以待测玻璃1中硅元素的含量为1mg/g作为标准值，重复该实验3次，所得结果列于表1中。
65.对比例1
66.按照实施例1的方法检测玻璃中硅元素含量，所不同的是，在步骤(1)中，标准溶液1不经过第一消解，直接进行测试得到未消解标准溶液的标准工作曲线；
67.具体地操作步骤包括：
68.(1)量取10ml的标准溶液，然后用水定容至100ml，得到浓度为100mg/l的标准储备液，分别用不同量程的刻度吸管吸取一定量的标准储备液于样品瓶中，再加入水，配制成浓度为0.1mg/l、0.2mg/l、0.5mg/l、1.0mg/l、2.0mg/l、5.0mg/l的标准溶液，并采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对前述得到不同浓度的标准溶液进行测试，以仪器测试时硅元素的离子信号强度为纵坐标，以标准溶液中硅元素的浓度为横坐标，绘制得到未消解标准溶液的标准工作曲线；
69.将0.2501g的待测玻璃1粉末加入铂金坩埚中，并加入3ml的酸性溶剂ii(其中，以干基计的氢氟酸、硝酸和盐酸的质量比为1：1.5：0.7)，置于180℃的电热板上消解3h后，将进行消解后的物料进行冷却，然后用水定容至100ml，得到浓度为2.501mg/l的消解液；
70.(2)采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对前述得到的消解液进行测试，在前述标准工作曲线上获得待测玻璃1中硅元素含量。
71.以待测玻璃1中硅元素的含量为1mg/g作为标准值，重复该实验3次，结果如表1所示。
72.实施例2
73.本实施例提供一种检测玻璃中硅元素含量的方法，该方法包括以下步骤：
74.(1)将10ml的标准溶液加入铂金坩埚中，并加入3ml的酸性溶剂i(其中，以干基计的氢氟酸、硝酸和盐酸的质量比为1：1.5：0.7)，置于190℃的电热板上进行第一消解2h后，将进行第一消解后的物料进行冷却，然后用水定容至100ml，得到浓度为100mg/l的储备液，分别用不同量程的刻度吸管吸取一定量的储备液于样品瓶中，再加入水，配制成浓度为0.1mg/l、0.2mg/l、0.5mg/l、1.0mg/l、2.0mg/l、5.0mg/l的第一消解液，并采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对前述得到的第一消解液进行测试，以仪器测试时硅元素的离子信号强度为纵坐标，以标准溶液中硅元素的浓度为横坐标，绘制得到标准工作曲线y＝1327.9x 5.2838；
75.将0.2001g的待测玻璃2粉末加入铂金坩埚中，并加入3ml的酸性溶剂ii(其中，以干基计的氢氟酸、硝酸和盐酸的质量比为1：1.5：0.7)，置于190℃的电热板上进行第二消解2h后，将进行第二消解后的物料进行冷却，然后用水定容至100ml，得到浓度为2.001mg/l的第二消解液；
76.(2)采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对前述得到的第二消解液进行测试，在前述标准工作曲线上获得待测玻璃2中硅元素含量。
77.以待测玻璃2中硅元素的含量为1mg/g作为标准值，重复该实验3次，所得结果列于表1中。
78.对比例2
79.按照实施例2的方法检测玻璃中硅元素含量，所不同的是，在步骤(1)中，标准溶液2不经过第一消解，直接进行测试得到未消解标准溶液的标准工作曲线；
80.具体地操作步骤包括：
81.(1)量取10ml的标准溶液，然后用水定容至100ml，得到浓度为100mg/l的标准储备液，分别用不同量程的刻度吸管吸取一定量的标准储备液于样品瓶中，再加入水，配制成浓度为0.1mg/l、0.2mg/l、0.5mg/l、1.0mg/l、2.0mg/l、5.0mg/l的标准溶液，并采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对前述得到不同浓度的标准溶液进行测试，以仪器测试时硅元素的离子信号强度为纵坐标，以标准溶液中硅元素的浓度为横坐标，绘制得到未消解标准溶液的标准工作曲线；
82.将0.2001g的待测玻璃1粉末加入铂金坩埚中，并加入3ml的酸性溶剂ii(其中，以干基计的氢氟酸、硝酸和盐酸的质量比为1：1.5：0.7)，置于190℃的电热板上消解2h后，将进行消解后的物料进行冷却，然后用水定容至100ml，得到浓度为2.001mg/l的消解液；
83.(2)采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对前述得到的消解液进行测试，在前述标准工作曲线上获得待测玻璃2中硅元素含量。
84.以待测玻璃2中硅元素的含量为1mg/g作为标准值，重复该实验3次，结果如表1所示。
85.实施例3
86.本实施例提供一种检测玻璃中硅元素含量的方法，该方法包括以下步骤：
87.(1)将10ml的标准溶液加入铂金坩埚中，并加入3ml的酸性溶剂i(其中，以干基计的氢氟酸、硝酸和盐酸的质量比为1：1.5：0.7)，置于185℃的电热板上进行第一消解4h后，
将进行第一消解后的物料进行冷却，然后用水定容至100ml，得到浓度为100mg/l的储备液，分别用不同量程的刻度吸管吸取一定量的储备液于样品瓶中，再加入水，配制成浓度为0.1mg/l、0.2mg/l、0.5mg/l、1.0mg/l、2.0mg/l、5.0mg/l的第一消解液，并采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对前述得到的第一消解液进行测试，以仪器测试时硅元素的离子信号强度为纵坐标，以标准溶液中硅元素的浓度为横坐标，绘制得到标准工作曲线y＝1341.7x 6.5531；
88.将0.2001g的待测玻璃3粉末加入铂金坩埚中，并加入3ml的酸性溶剂ii(其中，以干基计的氢氟酸、硝酸和盐酸的质量比为1：1.5：0.7)，置于185℃的电热板上进行第二消解4h后，将进行第二消解后的物料进行冷却，然后用水定容至100ml，得到浓度为2.001mg/l的第二消解液；
89.(2)采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对前述得到的第二消解液进行测试，在前述标准工作曲线上获得待测玻璃3中硅元素含量。
90.以待测玻璃3中硅元素的含量为1mg/g作为标准值，重复该实验3次，所得结果列于表1中。
91.对比例3
92.按照实施例3的方法检测玻璃中硅元素含量，所不同的是，在步骤(1)中，标准溶液不经过第一消解，直接进行测试得到未消解标准溶液的标准工作曲线；
93.(1)量取10ml的标准溶液，然后用水定容至100ml，得到浓度为100mg/l的标准储备液，分别用不同量程的刻度吸管吸取一定量的标准储备液于样品瓶中，再加入水，配制成浓度为0.1mg/l、0.2mg/l、0.5mg/l、1.0mg/l、2.0mg/l、5.0mg/l的标准溶液，并采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对前述得到不同浓度的标准溶液进行测试，以仪器测试时硅元素的离子信号强度为纵坐标，以标准溶液中硅元素的浓度为横坐标，绘制得到未消解标准溶液的标准工作曲线；
94.将0.2001g的待测玻璃3粉末加入铂金坩埚中，并加入3ml的酸性溶剂ii(其中，以干基计的氢氟酸、硝酸和盐酸的质量比为1：1.5：0.7)，置于185℃的电热板上消解4h后，将进行消解后的物料进行冷却，然后用水定容至100ml，得到浓度为2.001mg/l的消解液；
95.(2)采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对前述得到的消解液进行测试，在前述标准工作曲线上获得待测玻璃3中硅元素含量。
96.以待测玻璃3中硅元素的含量为1mg/g作为标准值，重复该实验3次，所得结果列于表1中。
97.实施例4
98.按照实施例1的方法检测玻璃中硅元素含量，所不同的是，第一消解和第二消解的温度均为160℃，且步骤(1)中得到的标准工作曲线为y＝1331.7x 6.4748。
99.以待测玻璃1中硅元素的含量为1mg/g作为标准值，重复该实验3次，所得结果列于表1中。
100.实施例5
101.按照实施例1的方法检测玻璃中硅元素含量，所不同的是，第一消解和第二消解的温度均为240℃，且步骤(1)中得到的标准工作曲线为y＝1350.2x 7.7728。
102.以待测玻璃1中硅元素的含量为1mg/g作为标准值，重复该实验3次，所得结果列于
表1中。
103.对比例4
104.按照实施例1的方法检测玻璃中硅元素含量，所不同的是，在步骤(1)中，标准溶液1消解过程中不加酸性溶剂；
105.步骤(1)的具体操作方法包括：
106.将10ml的标准溶液1置于180℃的电热板上进行第一消解3h后，将进行第一消解后的物料进行冷却，然后用水定容至100ml，得到浓度为100mg/l的储备液，分别用不同量程的刻度吸管吸取一定量的储备液于样品瓶中，再加入水，配制成浓度为0.1mg/l、0.2mg/l、0.5mg/l、1.0mg/l、2.0mg/l、5.0mg/l的第一消解液，并采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对前述得到的第一消解液进行测试，以仪器测试时硅元素的离子信号强度为纵坐标，以标准溶液中硅元素的浓度为横坐标，绘制得到标准工作曲线y＝1143.4x 5.2206；以及
107.将0.2501g的待测玻璃1粉末加入铂金坩埚中，并加入3ml的酸性溶剂ii(其中，以干基计的氢氟酸、硝酸和盐酸的质量比为1：1.5：0.7)，置于180℃的电热板上进行第二消解3h后，将进行第二消解后的物料进行冷却，然后用水定容至100ml，得到浓度为2.501mg/l的第二消解液。
108.以待测玻璃1中硅元素的含量为1mg/g作为标准值，重复该实验3次，所得结果列于表1中。
109.表1
[0110][0111][0112]
通过表1的结果可以看出，采用本发明提供的检测方法无需通过复杂的计算即可获得待测玻璃中元素的含量，能够通过icp测试后直接得到检测结果，并且检测结果准确度高。
[0113]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。