光伏玻璃澄清剂中三氧化二锑的检测

李绍辉 戴晓红

（安徽九洲工业有限公司 明光 239400）

0 引言

为实现全球可持续性发展，发展清洁能源如太阳能、风能、水能等已成为重要趋势，其中，太阳能光伏发电由于普遍性、无污染性、长久性、丰富性等特点，逐渐成为新能源领域重点发展的产业之一。光伏玻璃是光伏组件的封装材料之一，其作用是为了保护电池片免受水分和气体氧化及锈蚀电极。光伏玻璃的澄清过程是非常重要的一个环节，为加速澄清过程，往往在配合料中加入适量澄清剂。根据作用机理不同，可将澄清剂分为三类：变价氧化物类澄清剂，硫酸盐、硒酸盐、碲酸盐类澄清剂，卤化物类澄清剂。三氧化二锑属于变价氧化物类澄清剂，其特点是在低温时吸收氧气，在高温时放出氧气，其作用化学式为：

在光伏玻璃生产中经常使用复合澄清剂，配比精准的复合澄清剂既可以保证玻璃的澄清效果，又可以节省原料成本。复合澄清剂中成本较高的就是三氧化二锑，是一种不可再生物质。因此，检测复合澄清剂中三氧化二锑含量的准确性显得非常重要。

1 实验

（1）仪器

AX224ZH/E万分之一天平；101-3S电热鼓风干燥箱（上海力辰）；XPM-Φ120×3三头磨样机；纯水器（实验用水均为UP水）。

（2）试剂及配制

①硫酸钾（分析纯）；

②硫酸（优级纯）1.84 g/mL；

③盐酸（优级纯）1＋1；

④硫酸肼（分析纯）；

⑤三氧化二锑标准物质99.999%；

⑥0.1%甲基橙溶液；

⑦硫酸铈标准溶液（0.1 mol/L）：称取40.50 g硫酸铈［Ce（SO4）2· 4H2O］，置于1 L烧杯中，加入30 mL浓硫酸（1.84 g/mL），搅拌均匀，在电炉上逐渐升温加热溶成糊状，并冒硫酸白烟约20 min，慢慢调低温度冷却（防止烧杯炸裂），取下冷却，加入140 mL浓硫酸（1.84 g/mL），再缓慢加入400 mL蒸馏水，搅拌溶液至清亮，冷却，移入1 L容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，摇匀。

（3）方法验证用标准物质

①公司购买的复合澄清剂标样，由多家实验室采用同一方法确定其三氧化二锑含量为10.75%；

②由专业锑粉公司提供的99.80%标样；

③公司购买的锑粉标样，由多家实验室采用同一方法确定其三氧化二锑含量为99.50%。

（4）硫酸铈溶液的标定

称取0.10～0.15 g三氧化二锑标准物质（99.999%）于250 mL锥形瓶中，加适量水润湿，加10～15 mL浓硫酸（1.84 g/mL），在电阻炉上加热溶解，待烟冒到锥形瓶口（瓶内没烟）时，取下锥形瓶，冷却至室温。向锥形瓶中加入40 mL蒸馏水，30 mL 盐酸（1＋1），以甲基橙为指示剂，在80～90 ℃用硫酸铈标准溶液滴定至溶液红色消失为终点。

硫酸铈标准溶液对锑的滴定度计算：

式中：T——硫酸铈对锑的滴定度，g/mL；

W——称取锑标准物质的质量，g；

V——硫酸铈标准溶液的用量，mL。

2 实验原理

试样用硫酸-硫酸钾分解，以硫酸肼作为还原剂，在高温下将Sb（V）还原成Sb（III），在盐酸介质中，溶液中的Sb（III）能被硫酸铈氧化成Sb（V），以甲基橙为指示剂，在80～90 ℃用硫酸铈标准溶液滴定至溶液红色消失为终点［2］。其反应式为：

3 实验步骤

称取0.2～0.5 g复合澄清剂（0.10～0.15 g锑粉）试样于250 mL的锥形瓶中，加入2 g硫酸钾固体，用适量水润湿，加15～20 mL浓硫酸（1.84 g/mL），在电阻炉上加热溶解，待烟冒到锥形瓶口（瓶内没烟）时，取下锥形瓶，冷却至室温。加入适量硫酸肼，在电阻炉上加热，待烟冒到锥形瓶口（瓶内没烟）时，取下锥形瓶，冷却至室温。向锥形瓶中加入40 mL蒸馏水，30 mL盐酸（1＋1），以甲基橙为指示剂，在80～90 ℃用硫酸铈标准溶液滴定至溶液红色消失为终点。

三氧化二锑的百分含量计算公式：

式中：T——硫酸铈对锑的滴定度，g/mL；

V——滴定待测物时消耗硫酸铈标准溶液的体积，mL；

G——称取待测样品的质量，g；

1.1971——锑单质对三氧化二锑的换算系数。

4 结果与讨论

采用上述实验步骤对标样进行实验测定，得出结果见表1～表6。

实验时配制的硫酸铈标准溶液定容后，每隔2 h进行摇匀1次，摇匀3～4次后静置一晚，第二天开始标定，得出硫酸铈溶液的滴定度。时隔5天重新进行标定 发现滴定度会发生变化 如表1所示。

表1 第一瓶硫酸铈溶液滴定度

表2为复合澄清剂中三氧化二锑的实验结果，所用硫酸铈溶液为表1的硫酸铈溶液，滴定度为表1平均滴定度。对复合澄清剂标样做了3个平行样，所测3个标样实验结果都在误差范围（企业误差标准）内。因为复合澄清剂中三氧化二锑含量较少，所以复合澄清剂称样量一般在0.2～0.5 g为好。

表2 复合澄清剂中三氧化二锑含量实验结果

在测硫酸铈滴定度时发现溶液的静置时间不同会导致溶液滴定度的变化。实验又配制了另一瓶硫酸铈溶液，静置时间延长至3天，然后进行第一次标定，第一次标定5天后进行第二次标定，结果见表3。

表3 第二瓶硫酸铈溶液滴定度

表4为锑粉含量99.80%中三氧化二锑的实验结果，所用硫酸铈溶液为表3的硫酸铈溶液，滴定度为表3平均滴定度。

因为锑粉中三氧化二锑含量较高，通过硫酸铈溶液滴定度与溶液消耗体积的关系计算得出锑粉称样量需为0.1～0.15 g。表4中序号1和2两个平行样通过称样量进行区别观察称样量的不同是否会对实验结果造成较大误差，实验得出结果没有差别。

表4 99.80%锑粉中三氧化二锑含量实验结果

表5为锑粉含量99.50%三氧化二锑的实验结果。所用硫酸铈溶液为表3的硫酸铈溶液，滴定度为表3中5天后的第二次标定平均滴定度。

表5 99.50%锑粉中三氧化二锑含量实验结果

表4与表5所检测都为锑粉，差别在于样品的含量不同，得出的实验结果与标准值之间的差别都在误差范围（企业误差标准）内，说明滴定高含量和低含量的锑粉都是可以保证结果精确度的。

5 结论

硫酸铈滴定法可以检测复合澄清剂和锑粉中的三氧化二锑。

对于实验过程而言：

（1）所配制的硫酸铈溶液静置时间越长，溶液浓度越稳定。如果硫酸铈溶液使用较为频繁需要一周标定一次，使用不频繁需要用时标定。

（2）复合澄清剂称样量为0.2～0.5 g，锑粉称样量为0.1～0.15 g，可根据配制硫酸铈溶液的滴定度和对不同滴定管的选择计算得出合适自己实验室的样品称样量。