光伏玻璃澄清劑中三氧化二銻的檢測(cè)

李紹輝 戴曉紅

（安徽九洲工業(yè)有限公司 明光 239400）

0 引言

為實(shí)現(xiàn)全球可持續(xù)性發(fā)展，發(fā)展清潔能源如太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等已成為重要趨勢(shì)，其中，太陽(yáng)能光伏發(fā)電由于普遍性、無(wú)污染性、長(zhǎng)久性、豐富性等特點(diǎn)，逐漸成為新能源領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一。光伏玻璃是光伏組件的封裝材料之一，其作用是為了保護(hù)電池片免受水分和氣體氧化及銹蝕電極。光伏玻璃的澄清過(guò)程是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，為加速澄清過(guò)程，往往在配合料中加入適量澄清劑。根據(jù)作用機(jī)理不同，可將澄清劑分為三類：變價(jià)氧化物類澄清劑，硫酸鹽、硒酸鹽、碲酸鹽類澄清劑，鹵化物類澄清劑。三氧化二銻屬于變價(jià)氧化物類澄清劑，其特點(diǎn)是在低溫時(shí)吸收氧氣，在高溫時(shí)放出氧氣，其作用化學(xué)式為：

在光伏玻璃生產(chǎn)中經(jīng)常使用復(fù)合澄清劑，配比精準(zhǔn)的復(fù)合澄清劑既可以保證玻璃的澄清效果，又可以節(jié)省原料成本。復(fù)合澄清劑中成本較高的就是三氧化二銻，是一種不可再生物質(zhì)。因此，檢測(cè)復(fù)合澄清劑中三氧化二銻含量的準(zhǔn)確性顯得非常重要。

1 實(shí)驗(yàn)

（1）儀器

AX224ZH/E萬(wàn)分之一天平；101-3S電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海力辰）；XPM-Φ120×3三頭磨樣機(jī)；純水器（實(shí)驗(yàn)用水均為UP水）。

（2）試劑及配制

①硫酸鉀（分析純）；

②硫酸（優(yōu)級(jí)純）1.84 g/mL；

③鹽酸（優(yōu)級(jí)純）1＋1；

④硫酸肼（分析純）；

⑤三氧化二銻標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)99.999%；

⑥0.1%甲基橙溶液；

⑦硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.1 mol/L）：稱取40.50 g硫酸鈰［Ce（SO4）2· 4H2O］，置于1 L燒杯中，加入30 mL濃硫酸（1.84 g/mL），攪拌均勻，在電爐上逐漸升溫加熱溶成糊狀，并冒硫酸白煙約20 min，慢慢調(diào)低溫度冷卻（防止燒杯炸裂），取下冷卻，加入140 mL濃硫酸（1.84 g/mL），再緩慢加入400 mL蒸餾水，攪拌溶液至清亮，冷卻，移入1 L容量瓶中，加蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。

（3）方法驗(yàn)證用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

①公司購(gòu)買的復(fù)合澄清劑標(biāo)樣，由多家實(shí)驗(yàn)室采用同一方法確定其三氧化二銻含量為10.75%；

②由專業(yè)銻粉公司提供的99.80%標(biāo)樣；

③公司購(gòu)買的銻粉標(biāo)樣，由多家實(shí)驗(yàn)室采用同一方法確定其三氧化二銻含量為99.50%。

（4）硫酸鈰溶液的標(biāo)定

稱取0.10～0.15 g三氧化二銻標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（99.999%）于250 mL錐形瓶中，加適量水潤(rùn)濕，加10～15 mL濃硫酸（1.84 g/mL），在電阻爐上加熱溶解，待煙冒到錐形瓶口（瓶?jī)?nèi)沒(méi)煙）時(shí)，取下錐形瓶，冷卻至室溫。向錐形瓶中加入40 mL蒸餾水，30 mL 鹽酸（1＋1），以甲基橙為指示劑，在80～90 ℃用硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液紅色消失為終點(diǎn)。

硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)銻的滴定度計(jì)算：

式中：T——硫酸鈰對(duì)銻的滴定度，g/mL；

W——稱取銻標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的質(zhì)量，g；

V——硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量，mL。

2 實(shí)驗(yàn)原理

試樣用硫酸-硫酸鉀分解，以硫酸肼作為還原劑，在高溫下將Sb（V）還原成Sb（III），在鹽酸介質(zhì)中，溶液中的Sb（III）能被硫酸鈰氧化成Sb（V），以甲基橙為指示劑，在80～90 ℃用硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液紅色消失為終點(diǎn)［2］。其反應(yīng)式為：

3 實(shí)驗(yàn)步驟

稱取0.2～0.5 g復(fù)合澄清劑（0.10～0.15 g銻粉）試樣于250 mL的錐形瓶中，加入2 g硫酸鉀固體，用適量水潤(rùn)濕，加15～20 mL濃硫酸（1.84 g/mL），在電阻爐上加熱溶解，待煙冒到錐形瓶口（瓶?jī)?nèi)沒(méi)煙）時(shí)，取下錐形瓶，冷卻至室溫。加入適量硫酸肼，在電阻爐上加熱，待煙冒到錐形瓶口（瓶?jī)?nèi)沒(méi)煙）時(shí)，取下錐形瓶，冷卻至室溫。向錐形瓶中加入40 mL蒸餾水，30 mL鹽酸（1＋1），以甲基橙為指示劑，在80～90 ℃用硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液紅色消失為終點(diǎn)。

三氧化二銻的百分含量計(jì)算公式：

式中：T——硫酸鈰對(duì)銻的滴定度，g/mL；

V——滴定待測(cè)物時(shí)消耗硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

G——稱取待測(cè)樣品的質(zhì)量，g；

1.1971——銻單質(zhì)對(duì)三氧化二銻的換算系數(shù)。

4 結(jié)果與討論

采用上述實(shí)驗(yàn)步驟對(duì)標(biāo)樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定，得出結(jié)果見(jiàn)表1～表6。

實(shí)驗(yàn)時(shí)配制的硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液定容后，每隔2 h進(jìn)行搖勻1次，搖勻3～4次后靜置一晚，第二天開(kāi)始標(biāo)定，得出硫酸鈰溶液的滴定度。時(shí)隔5天重新進(jìn)行標(biāo)定 發(fā)現(xiàn)滴定度會(huì)發(fā)生變化 如表1所示。

表1 第一瓶硫酸鈰溶液滴定度

表2為復(fù)合澄清劑中三氧化二銻的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所用硫酸鈰溶液為表1的硫酸鈰溶液，滴定度為表1平均滴定度。對(duì)復(fù)合澄清劑標(biāo)樣做了3個(gè)平行樣，所測(cè)3個(gè)標(biāo)樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果都在誤差范圍（企業(yè)誤差標(biāo)準(zhǔn)）內(nèi)。因?yàn)閺?fù)合澄清劑中三氧化二銻含量較少，所以復(fù)合澄清劑稱樣量一般在0.2～0.5 g為好。

表2 復(fù)合澄清劑中三氧化二銻含量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在測(cè)硫酸鈰滴定度時(shí)發(fā)現(xiàn)溶液的靜置時(shí)間不同會(huì)導(dǎo)致溶液滴定度的變化。實(shí)驗(yàn)又配制了另一瓶硫酸鈰溶液，靜置時(shí)間延長(zhǎng)至3天，然后進(jìn)行第一次標(biāo)定，第一次標(biāo)定5天后進(jìn)行第二次標(biāo)定，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 第二瓶硫酸鈰溶液滴定度

表4為銻粉含量99.80%中三氧化二銻的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所用硫酸鈰溶液為表3的硫酸鈰溶液，滴定度為表3平均滴定度。

因?yàn)殇R粉中三氧化二銻含量較高，通過(guò)硫酸鈰溶液滴定度與溶液消耗體積的關(guān)系計(jì)算得出銻粉稱樣量需為0.1～0.15 g。表4中序號(hào)1和2兩個(gè)平行樣通過(guò)稱樣量進(jìn)行區(qū)別觀察稱樣量的不同是否會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成較大誤差，實(shí)驗(yàn)得出結(jié)果沒(méi)有差別。

表4 99.80%銻粉中三氧化二銻含量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表5為銻粉含量99.50%三氧化二銻的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。所用硫酸鈰溶液為表3的硫酸鈰溶液，滴定度為表3中5天后的第二次標(biāo)定平均滴定度。

表5 99.50%銻粉中三氧化二銻含量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表4與表5所檢測(cè)都為銻粉，差別在于樣品的含量不同，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值之間的差別都在誤差范圍（企業(yè)誤差標(biāo)準(zhǔn)）內(nèi)，說(shuō)明滴定高含量和低含量的銻粉都是可以保證結(jié)果精確度的。

5 結(jié)論

硫酸鈰滴定法可以檢測(cè)復(fù)合澄清劑和銻粉中的三氧化二銻。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程而言：

（1）所配制的硫酸鈰溶液靜置時(shí)間越長(zhǎng)，溶液濃度越穩(wěn)定。如果硫酸鈰溶液使用較為頻繁需要一周標(biāo)定一次，使用不頻繁需要用時(shí)標(biāo)定。

（2）復(fù)合澄清劑稱樣量為0.2～0.5 g，銻粉稱樣量為0.1～0.15 g，可根據(jù)配制硫酸鈰溶液的滴定度和對(duì)不同滴定管的選擇計(jì)算得出合適自己實(shí)驗(yàn)室的樣品稱樣量。