下照式X射线荧光光谱仪测定液体水玻璃的方法

摘要

本发明公开了一种下照式X射线荧光光谱仪测定液体水玻璃的方法。本发明直接将液体水玻璃称入铂金坩埚中加入熔剂、氧化剂和脱模剂后烘干、熔融制片后，然后用下照式x射线荧光光谱分析测定水玻璃多元素。本发明方法不仅使水玻璃的测定变得简单、快捷、准确；而且信息量大，方法大量用于产品分析和高端水玻璃产品研制，均取得良好效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种光谱分析技术领域，具体涉及一种下照式X射线荧光光谱 仪测定液体水玻璃化学成分的方法。

背景技术

液体水玻璃是含水的多硅酸钠，为粘稠状液体，在建筑上常用作接合剂或 胶粘剂，也是生产耐酸水泥的重要原料之一，液体水玻璃也是焊接材料生产的 重要粘接剂和电弧稳定剂，其质量直接关系到产品性能的好坏。对液体水玻璃 化学成分的检测目前一般都是采用化工行业标准HG/T2830-2009《工业硅酸钾 钠》，采用重量法测定K₂O、酸碱中和滴定法测定SiO₂及Na₂O、比浊法测定S。 其中，水玻璃测定大都采用容量法测钾钠合量，用差减法减去四苯硼钠重量法 测得的K₂O，得到Na₂O的含量；SiO₂则采用氟化取代滴定容量法进行测定。仅 仅测三个元素就如此耗时且过程繁杂，测定的元素也有限，不能满足水玻璃在 线分析和科研要求，尤其是现有方法的信息量太小，不能对水玻璃产品质量作 出更加全面的分析；因而制约了对水玻璃产品的评价和认。而目前广泛使用的 下照式x射线荧光光谱仪又不能直接对液体水玻璃进行测定，因为x射线光管 在待测试样测量面的下方，稍有不慎，液体滴落会烧毁x射线光管。

高端焊接材料对不同技术指标的水玻璃质量要求苛刻。具有上百年历史、 世界著名的一流焊材品牌企业：日本神刚、美国林肯、德国伯乐蒂森、瑞士奥 林康等大都选购某国外名牌优质水玻璃，它在焊接材料的抗吸潮、低烟尘等方 面的焊接工艺表现尤为独特优异。而国产水玻璃产品单一且品质不佳，主要表 现在：浑浊、有悬浮物、易分层、颜色深及杂质高、性能稳定性差，不能满足 特种高端焊接材料研发和生产需要。因此，发明水玻璃国内外质量差异的检测 方法就显得迫切而重要。

发明内容

[要解决的技术问题]

本发明的目的是解决上述现有技术的问题，提供一种下照式X射线荧光光 谱仪测定液体水玻璃化学成分的方法。该方法简单、快捷，并且信息量大，准 确。

[技术方案]

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

本发明直接将液体水玻璃称入铂金坩埚中加入熔剂、氧化剂和脱模剂后烘 干、熔融制片后，然后用下照式x射线荧光光谱分析测定水玻璃多元素。

一种下照式X射线荧光光谱仪测定液体水玻璃的方法，它包括以下步骤：

A，样品的制备

首先，称取液体水玻璃于铂金坩埚内，然后按水玻璃、熔剂、氧化剂与脱 模剂的质量比为0.6：5：0.5～1：0.015～0.02加入熔剂、氧化剂与脱模剂；然 后在低温电炉上烤干水分后，在温度为690～720℃的条件下预氧化2～4min； 接着升温至1050～1070℃，熔融6～8min，混匀，冷却，得到所述样品；

B，样品的测定

用下照式X射线荧光光谱仪分析步骤A得到的样品中的Al₂O₃、CaO、MgO、 Fe₂O₃、K₂O、Na₂O、SiO₂含量。

根据本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述熔剂是一种混合熔剂， 其是由质量比为4.5:1:0.4的四硼酸锂、偏硼酸锂和氟化锂混合而成。

根据本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述氧化剂为硝酸铵；所 述脱模剂为溴化锂。

根据本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述熔融的过程中，需摇 动坩埚，将气泡赶尽。

根据本发明更进一步的技术方案，在步骤B中，所述下照式X射线荧光光 谱仪的参数为X射线管管压4.0KW、管流160mA，铍窗厚度为75μm。

下面将详细地说明本发明。

一种下照式X射线荧光光谱仪测定液体水玻璃的方法，它包括以下步骤：

A，样品的制备

首先，称取液体水玻璃于铂金坩埚内，然后按水玻璃、熔剂、氧化剂与脱 模剂的质量比为0.6：5：0.5～1：0.015～0.02加入熔剂、氧化剂与脱模剂；然 后在低温电炉上烤干水分后，在温度为690～720℃的条件下预氧化2～4min； 接着升温至1050～1070℃，熔融6～8min，混匀，冷却，得到所述样品；

B，样品的测定

用下照式X射线荧光光谱仪分析步骤A得到的样品中的Al₂O₃、CaO、MgO、 Fe₂O₃、K₂O、Na₂O、SiO₂含量。

由于本发明后期需要与标准样品进行比对，因此，在样品的制备上需要和 标准样品保持一致，以消除制备过程中产生的误差，避免影响结果的比对。

根据本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述熔剂是一种混合熔剂， 其是由质量比为4.5:1:0.4的四硼酸锂、偏硼酸锂和氟化锂混合而成。

根据本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述氧化剂为硝酸铵；所 述脱模剂为溴化锂。

因为考虑到本发明测定的是水玻璃里面的Al₂O₃、CaO、MgO、Fe₂O₃、K₂O、 Na₂O、SiO₂化合物，因此，在混合熔剂、氧化剂和脱模剂的选择上避免选择铝、 钙、镁、铁、钾、钠、硅的化合物，避免对真正测试的化合物产生影响。其中， K₂O、Na₂O、SiO₂化合物为水玻璃的主含量化合物，其余的化合物在水玻璃中 的含量较少。

根据本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述熔融的过程中，需摇 动坩埚，将气泡赶尽。

在使用X射线荧光光谱仪测定时，气泡对X荧光强度有一定的影响，因此 应尽量避免气泡的产生。

根据本发明更进一步的技术方案，在步骤B中，所述下照式X射线荧光光 谱仪的参数为X射线管管压4.0KW、管流160mA，铍窗厚度为75μm。

一般来说，上照式最大的优点在于分析粉末压片、疏松粉末和液体样品时， 样品破损不会损坏X射线管，但上照式结构装样、卸样比较麻烦，需要一套复 杂的机械进样装置，上照式荧光分析仪样品到X射线管的距离每次都需要定位， 如果出现误差的话对分析结果产生很大的影响；下照式不需要复杂的进样装置， 样品到X射线管的距离固定，下照式结果更加有利于空间的利用，并且下照式 的检测准确度更高，但下照式结构最大的问题在于破损的样品会污染X射线管， 造成较大的损害。因此，本发明通过改进液体水玻璃为固体玻璃，避免液体水 玻璃在测定过程中污染X射线管。

[有益效果]

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

1，本专利的测定方法使水玻璃的测定变得简单、快捷、准确；

2，本发明测定方法获得的信息量大，并且本方法大量用于产品分析和高 端水玻璃产品研制，均取得良好效果；

3，本发明的测定方法对下照式X射线荧光光谱仪的损害小，污染小。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

在测定水玻璃样品前，需要对水玻璃标准样品进行定值：依据化工行业标 准HG/T2830-2009《工业硅酸钾钠》和国家标准GB/T4209-2008《工业硅酸钠》， 对各类型液体水玻璃样品中K₂O、Na₂O、SiO₂、S含量进行化学分析定值，只有 当各检测项目的测量结果均满足以上标准方法中的相应规定，才能将该液体水 玻璃样品作为标准样品。

本发明测定的标准样品组分元素含量范围如表1所示。

表1 标准样品组分元素含量范围

本发明使用的仪器为：Axios mAX X射线荧光光谱仪(荷兰帕纳科)、 SST陶瓷超尖锐x射线光管、SuperQ5.0k软件；TNBDRYL～02电加热熔样机 (河南洛阳特耐实验设备有限公司，熔样最高温度1100℃)。

下面表2为本发明使用的下照式X射线荧光光谱仪的待测元素测量条件。

表2 下照式X射线荧光光谱仪的待测元素测量条件

实施例1：

A，样品的制备

直接将0.6000g水玻璃液体称入熔片专用的铂金坩埚中，加混合熔剂 5.0000g(Li₂B₄O₇:LiBO₂:LiF＝4.5:1:0.4)、氧化剂0.50克NH₄NO₃、脱模剂LiBr： 15毫克。低温电炉上烤干水分后，在700℃预氧化2分钟，升温至1050℃，熔 融及摇动6分钟。其间摇动坩埚，将气泡赶尽，使熔融物混匀，然后冷却，取 出样片，备用。

B，样品的测定

用下照式x射线荧光光谱分析测定Al₂O₃、CaO、MgO、Fe₂O₃、K₂O、Na₂O、 SiO₂含量。

同时，将步骤A得到的样品用国标法即HG/T2830-2009法测定主要含量的 元素——K₂O、Na₂O、SiO₂含量；用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES) 测定次要含量的元素——Al₂O₃、CaO、MgO、Fe₂O₃含量。

本实施例的测定结果与国标法的测定结果对比结果如表3所示。

表3 本实施例1的水玻璃样品国标法与本方法测定的结果对比表

从表3中可以看出，本发明的方法测定水玻璃中主含量时，其结果与国标 法的结果吻合。而水玻璃中低含量的杂质元素Al₂O₃、CaO、MgO、Fe₂O₃的测 定结果与电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)的结果基本吻合。

实施例2

A，样品的制备

直接将0.6000g水玻璃液体称入熔片专用的铂金坩埚中，加混合熔剂 5.0000g(Li₂B₄O₇:LiBO₂:LiF＝4.5:1:0.4)、氧化剂1.00克NH₄NO₃、脱模剂LiBr： 20毫克。低温电炉上烤干水分后，在700℃预氧化2分钟，升温至1050℃，熔 融及摇动6分钟。其间摇动坩埚，将气泡赶尽，使熔融物混匀，然后冷却，取 出样片，备用。

B，样品的测定

用下照式x射线荧光光谱分析测定Al₂O₃、CaO、MgO、Fe₂O₃、K₂O、Na₂O、 SiO₂含量。

实施例3

A，样品的制备

直接将0.6000g水玻璃液体称入熔片专用的铂金坩埚中，加混合熔剂 5.0000g(Li₂B₄O₇:LiBO₂:LiF＝4.5:1:0.4)、氧化剂0.70克NH₄NO₃、脱模剂LiBr： 17毫克。低温电炉上烤干水分后，在700℃预氧化2分钟，升温至1050℃，熔 融及摇动6分钟。其间摇动坩埚，将气泡赶尽，使熔融物混匀，然后冷却，取 出样片，备用。

B，样品的测定

用下照式x射线荧光光谱分析测定Al₂O₃、CaO、MgO、Fe₂O₃、K₂O、Na₂O、 SiO₂含量。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅 为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该 理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实 施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。