薄/超薄玻璃中Fe2+和Fe3+含量的測試方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提出的薄／超薄玻璃中Ｆｅ↑［２＋］和Ｆｅ↑［３＋］含量的測試方法，將兩塊或兩塊以上的玻璃原片疊加后，采用分光光度計(jì)測出玻璃在３５０ｎｍ～１１００ｎｍ波長段的吸光度，利用１ｍｍ玻璃在波長１０５０ｎｍ處的吸光度與７７０ｎｍ處吸光度的差值，計(jì)算得出玻璃中Ｆｅ↑［２＋］的含量；本發(fā)明專利技術(shù)提出的Ｆｅ↑［２＋］含量的計(jì)算公式為：Ｆｅ↑［２＋］（Ｗｔ％）＝３．００１（Ｋ↓［１０５０］－Ｋ↓［７７０］）／ｄ＋０．０００９；對３５０ｎｍ～１１００ｎｍ波長段的吸光度曲線進(jìn)行二階求導(dǎo)，得到波長為３７０ｎｍ～３９０ｎｍ之間吸光度二階導(dǎo)數(shù)的最大值Ｋ↓［ｄ］↑［Ⅱ］，經(jīng)厚度折算為１ｍｍ玻璃吸光度的二階導(dǎo)數(shù)最大值Ｋ↑［Ⅱ］，計(jì)算得出玻璃中Ｆｅ↑［３＋］的含量，本發(fā)明專利技術(shù)提出的Ｆｅ↑［３＋］含量的計(jì)算公式為：Ｆｅ↑［３＋］（Ｗｔ％）＝４９５．６６Ｋ↓［ｄ］↑［Ⅱ］／ｄ＋０．００３３。本發(fā)明專利技術(shù)具有過程簡單，操作簡便，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、重復(fù)性好，測試過程一次完成的特點(diǎn)。（*該技術(shù)在2024年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于玻璃的測試方法
，主要涉及的是薄/超薄玻璃中Fe2+和Fe3+含量的測試方法。
技術(shù)介紹
在玻璃熔窯中，玻璃中的鐵含量是一個重要參數(shù)，在玻璃中鐵是以Fe2+和Fe3+兩種價態(tài)存在的，二者的比值可以表征玻璃的氧化還原狀態(tài)，而玻璃的氧化還原狀態(tài)又和玻璃成品的氣泡數(shù)量之間存在著一定的關(guān)系。而且玻璃中的Fe2+能強(qiáng)烈地吸收紅外線，F(xiàn)e3+能強(qiáng)烈地吸收紫外線，F(xiàn)e2+的含量對玻璃熔制過程的熱傳遞有明顯作用，將直接影響熔窯內(nèi)玻璃液的溫度分布，從而影響玻璃的熔制與澄清，同時，二者之間的比值，又是玻璃液氧化還原狀態(tài)的直接反映。超薄浮法玻璃的成分要求，玻璃中的鐵含量比普通浮法玻璃低，生產(chǎn)過程中鐵含量的微小波動對熔窯池底溫度、玻璃液液流的穩(wěn)定影響就會很大，生產(chǎn)難以控制，容易產(chǎn)生氣泡、波筋等缺陷，對玻璃板面質(zhì)量影響很大。所以快速檢測薄/超薄玻璃中Fe2+和Fe3+的含量，對監(jiān)控玻璃生產(chǎn)過程中氧化還原狀態(tài)，反饋工藝信息并及時進(jìn)行調(diào)整，提高玻璃質(zhì)量有著重要的意義。目前，在玻璃生產(chǎn)中對玻璃中FeO與Fe2O3含量的分析測試，是用化學(xué)濕法分析測試。即將所要分析的玻璃研磨成細(xì)粉，烘干，然后用酸處理變成溶液，再通過化學(xué)滴定法或比色測得結(jié)果。這個過程時間比較長，大約需用8個小時；Fe2+和Fe3+的分析是兩個不同的操作程序，工作量大；由于過程復(fù)雜，容易產(chǎn)生誤差，特別是Fe2+的分析，環(huán)境因素影響較大，操作方法較難掌握，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性較差。顯然，用這種方法控制生產(chǎn)，不能及時、準(zhǔn)確反饋玻璃中亞鐵/總鐵變化、生產(chǎn)工藝變化的信息，延誤問題解決的時機(jī)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的即由此產(chǎn)生，提出一種薄/超薄玻璃中Fe2+和Fe3+含量的測試方法，使該測試方法具有過程簡單，操作簡便，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、重復(fù)性好，測試過程一次完成的特點(diǎn)。本專利技術(shù)完成上述目的采取的技術(shù)方案是將兩塊或兩塊以上的玻璃原片疊加后，采用分光光度計(jì)測出玻璃在350nm～1100nm波長段的吸光度，利用1mm玻璃在波長1050nm處的吸光度與770nm處吸光度的差值，計(jì)算得出玻璃中Fe2+的含量；本專利技術(shù)提出的Fe2+含量的計(jì)算公式為Fe2+(Wt％)＝3.001(K1050-K770)/d+0.0009；對350nm～1100nm波長段的吸光度曲線進(jìn)行二階求導(dǎo)，得到波長為370nm～390nm之間吸光度二階導(dǎo)數(shù)的最大值KdII，經(jīng)厚度折算為1mm玻璃吸光度的二階導(dǎo)數(shù)最大值KII，計(jì)算得出玻璃中Fe3+的含量，本專利技術(shù)提出的Fe3+含量的計(jì)算公式為Fe3+(Wt％)＝495.66KdII/d+0.0033，公式中，d為玻璃厚度，以1mm作為單位，(K1050-K770)/d為1mm玻璃在波長1050nm處的吸光度與770nm處吸光度的差值，KdII/d為1mm玻璃吸光度的二階導(dǎo)數(shù)最大值。由于薄/超薄玻璃即2.5mm以下玻璃的測試具有一定的特殊性，從350～1100nm的掃描曲線上看，原來在1050nm與770nm之間應(yīng)有的吸光度差異異常微小，甚至出現(xiàn)負(fù)差值；從求導(dǎo)曲線看，370nm～390nm之間的吸收峰不明顯，淹沒在其他雜峰之中，這就導(dǎo)致薄玻璃原片的測試準(zhǔn)確度大大降低，厚度在1.7mm以下的玻璃根本無法測試；由此本專利技術(shù)采用將兩塊或兩塊以上玻璃原片疊加進(jìn)行測試，以增加玻璃厚度，并使每塊玻璃之間具有一定間隙，以消除玻璃面之間的干涉現(xiàn)象。根據(jù)不同金屬離子在不同波長對光的吸收能力不同的特性，專利技術(shù)人利用分光光度計(jì)通過測定玻璃在某波長的吸光度，來確定玻璃中某金屬離子或金屬氧化物的含量。二價鐵離子Fe2+在400nm～800nm處吸收很弱，在紅外區(qū)吸收較強(qiáng)，在1000nm～1100nm波段有穩(wěn)定的吸收，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)玻璃中Fe2+的含量與玻璃在770nm和1050nm這兩個波段處的吸光度之差有關(guān)。對于白玻，除鐵以外的其他元素對任何波長的吸收都是均勻的，因此對于同一厚度的玻璃，F(xiàn)e2+的含量越高，則玻璃在波長為770nm和1050nm處的吸光度之差越大，也就是說Fe2+的含量與單位厚度玻璃在波長為770nm和1050nm處的吸光度之差成正比，有線性關(guān)系y＝a(K1050-K770)+b。專利技術(shù)人取13個不同厚度的玻璃樣品，多塊疊加后分別進(jìn)行分析，利用的分析方法是比色法和滴定法，對分析結(jié)果進(jìn)行比較，將結(jié)果相近的9個樣做為標(biāo)樣。在分光光度計(jì)上測得770nm和1050nm處的吸光度，結(jié)果如表1。表1 為了計(jì)算方便，我們把玻璃厚度轉(zhuǎn)換為1mm，折算方法有兩種，分別如下1)對于厚度為d的玻璃，透過率為Td，吸光度為Kd，轉(zhuǎn)換為1mm厚玻璃的透過率T和吸光度K，有T=(Td92.16)1d×92.16]]>Kd=lnTdd--K=lnTd]]>得到K=Kdd+4.5235(d-1)d2]]>將9個標(biāo)樣測試后，計(jì)算玻璃(1mm)在770nm和1050nm處的吸光度K770和K1050的差值，通過線性回歸，得到Fe2+含量的回歸方程式為y＝2.9815(K1050-K770)+0.0014 (1)R2＝0.9985R2——均方差(反映回歸曲線的接近程度)，R2=1-Σ(yi-y^)2Σ(yi-y‾)2;]]>yi——第I點(diǎn)Fe2+分析值； ——由式(1)的計(jì)算值； y——Fe2+分析值的平均值。2)對于厚度為d的玻璃，吸光度為Kd，轉(zhuǎn)換為1mm厚玻璃的吸光度K，有K=Kdd.]]>通線性回歸后，所得的線性方程為y＝3.001(K1050-K770)+0.0009 (2)R2＝0.9995以上兩種計(jì)算方法，其第2種的均方差R2更接近1，說明該方法的線性關(guān)系更好，計(jì)算也更簡便。因此，我們采用第2種計(jì)算方法。三價鐵離子Fe3+的吸收由紫外至400nm之間，在380nm附近有一個特征吸收峰(見附圖說明圖1)，因此玻璃中Fe3+的含量與玻璃在380nm處的吸光度有關(guān)。由圖1可以看出380nm處的吸收峰頭部比較圓滑，位于370nm～390nm之間，很難找出變化的極大點(diǎn)(這主要是色心的干擾)，為排除色心的影響，我們對曲線進(jìn)行二階求導(dǎo)，使Fe3+的吸收峰最值更尖銳、明顯，求導(dǎo)后的曲線如圖2。玻璃(1mm)中Fe3+的含量與370nm～390nm之間吸光度求導(dǎo)后最大高度成正比。將以上分析的13個樣，用等離子體發(fā)射光譜儀(ICP)測得鐵的總含量(以三氧化二鐵計(jì))，分析結(jié)果基本一致，取11個樣品的結(jié)果做為標(biāo)樣。本方法中以ICP結(jié)果為準(zhǔn)，結(jié)果如表2。表2 利用本專利技術(shù)Fe2+的測試方法，測得1#-11#樣品中FeO的含量，表2中利用ICP所測試的總鐵含量，分別減去各自的Fe2+含量，即為標(biāo)準(zhǔn)樣品的三價鐵含量。在分光光度計(jì)上測試標(biāo)準(zhǔn)樣品的吸光度曲線并對其進(jìn)行二階求導(dǎo)，得到波長為370nm-390nm之間吸光度二階導(dǎo)數(shù)的最大值KdII，再經(jīng)過厚度折算為1mm玻璃吸光度的二階導(dǎo)數(shù)最大值KII。在以KII值為橫坐標(biāo)，三價鐵含量為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)上得到11個點(diǎn)，這些點(diǎn)成線性關(guān)系。玻璃厚度的折算方法同F(xiàn)e2+，用方法1計(jì)算結(jié)果得到的Fe3+的回歸曲線如圖3，均方差R2＝0.9907；由方法2計(jì)算結(jié)果得到的Fe本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種薄／超薄玻璃中Ｆｅ↑［２＋］和Ｆｅ↑［３＋］含量的測試方法，其特征是：將兩塊或兩塊以上的玻璃原片疊加后，采用分光光度計(jì)測出玻璃在３５０ｎｍ～１１００ｎｍ波長段的吸光度，利用１ｍｍ玻璃在波長１０５０ｎｍ處的吸光度與７７０ｎｍ處吸光度的差值，計(jì)算得出玻璃中Ｆｅ↑［２＋］的含量；本專利技術(shù)提出的Ｆｅ↑［２＋］含量的計(jì)算公式為：Ｆｅ↑［２＋］（Ｗｔ％）＝３．００１（Ｋ↓［１０５０］－Ｋ↓［７７０］）／ｄ＋０．０００９；對３５０ｎｍ～１１００ｎｍ波長段的吸光度曲線進(jìn)行二階求導(dǎo)，得到波長為３７０ｎｍ～３９０ｎｍ之間吸光度二階導(dǎo)數(shù)的最大值Ｋ↓［ｄ］↑［Ⅱ］，經(jīng)厚度折算為１ｍｍ玻璃吸光度的二階導(dǎo)數(shù)最大值Ｋ↑［Ⅱ］，計(jì)算得出玻璃中Ｆｅ↑［３＋］的含量，本專利技術(shù)提出的Ｆｅ↑［３＋］含量的計(jì)算公式為：Ｆｅ↑［３＋］（Ｗｔ％）＝４９５．６６Ｋ↓［ｄ］↑［Ⅱ］／ｄ＋０．００３３，公式中，ｄ為玻璃厚度，以１ｍｍ作為單位，（Ｋ↓［１０５０］－Ｋ↓［７７０］）／ｄ為１ｍｍ玻璃在波長１０５０ｎｍ處的吸光度與７７０ｎｍ處吸光度的差值，Ｋ↓［ｄ］↑［Ⅱ］／ｄ為１ｍｍ玻璃吸光度的二階導(dǎo)數(shù)最大值。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種薄/超薄玻璃中Fe2+和Fe3+含量的測試方法，其特征是將兩塊或兩塊以上的玻璃原片疊加后，采用分光光度計(jì)測出玻璃在350nm～1100nm波長段的吸光度，利用1mm玻璃在波長1050nm處的吸光度與770nm處吸光度的差值，計(jì)算得出玻璃中Fe2+的含量；本發(fā)明提出的Fe2+含量的計(jì)算公式為Fe2+(Wt％)＝3.001(K1050-K770)/d+0.0009；對350nm～1100nm波長段的吸光度曲線進(jìn)行二階求導(dǎo)，得到波長為370nm～390nm之間吸光度二階導(dǎo)數(shù)的最大...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姜宏，王桂榮，趙會峰，馬潔，郭曉麗，原宏峰，郅曉，周莉，
申請(專利權(quán))人：中國洛陽浮法玻璃集團(tuán)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：41[中國|河南]