【文章內容簡介】 始直徑的比值可算出氣體混合物中的各百分比。 以下是一家公司對這種方法的具體運用，用氣體吸收法對玻璃氣泡中可能存在的化學成分進行回收，通過測量特定的吸收液對玻璃氣泡吸收扣體積的改變，可以確定該化學成分在玻璃氣泡中的含量。 儀器和設備 主要儀器設備有① 5ml 醫(yī)用注射器 3 只并附鋼針；②一次性塑料杯 2 只；③玻璃蓋片 2片、細長金屬絲一根，長鐵釘（磨尖）一個；④ 40倍放大鏡一臺（最大量程 6mm） ；⑤游標卡尺一臺。 吸收劑的配制； ⑴ CO2吸收劑 的配制： 10gKOH 溶于 10ml 蒸餾水中； ⑵ O2 吸收劑的配制： 25g 焦性沒食子酸，溶于煮沸過的 2%硝酸50ml。使用時與吸收 CO2用的 KOH 溶液 1： 1混合，該溶液呈淡黃色，當溶液變成暗渾，不易觀察里邊的氣泡時就廢掉，使用時重新配制； ⑶ CO 吸收劑：氧化銅氨溶液（最好預先配制并至少保持 2天以上） ⑷分析純甘油 12 瓶。 操作步驟 ①將凡士林均勻的涂抹在 5ml 的注射器推送桿外壁，緩慢的將推送桿順時針旋轉入注射器身，使其接觸面均勻透亮。裝針時將注射器嘴涂上少量凡士林以加強密封性。注射器裝好后進行試漏，以吸入 KOH 溶液時不產生空氣泡為宜。將三種吸收液吸入已備好的注射器中備用。 ②將分析純甘油注滿一次性塑料杯（注意倒入時盡量使甘油不產生氣泡），將蓋玻片推蓋在塑料杯上，推入時應趕盡空氣泡為宜。 ③將氣泡放入塑料杯中（試樣帶入氣泡時重新趕走氣泡），用鐵釘刺破玻璃氣泡，使游離出來的氣泡在甘油中浮起，迅速測量其氣泡直徑 D0（大于 6mm用游標卡尺，測量時用 x,y 軸切線測量）間隔 3min 再次測量氣泡直徑 D1，如果氣泡直徑很快減少說明氣泡中有 SO2氣。 ④ 測量直徑后用 CO2注射器將氣泡吸入，并將氣泡在該吸收液中來回翻動，保持 3min 后，將氣泡重新推入蓋玻片下測其直徑D2。 ⑤ 同樣辦法測量 O CO氣體直徑 D D4。 計算氣泡中各種氣體化學成分計算公式如下： VSO2 =(D03 D13)247。D 03100% VCO2 =(D13 D23)247。D 03100% VO2 =(D23 D33)247。D 03100% VCO =(D33 D43)247。D 03100% VN2 =1 VSO2 VCO2 VO2 – VCO 這樣通過以上的測試，我們由可以結合生產實際分析出氣泡的類別和找出發(fā)泡原因，并根據(jù)原因采取針對必的措施，改善玻璃中氣泡缺 陷，使玻璃生產質量提高。 五、 浮法玻璃中氣泡的消除 玻璃液中各類氣體的存在形式主要有四種狀態(tài)： 1） 可見氣泡； 2）溶解于玻璃液中的不可見氣體； 3）與玻璃液中某種組分形成了化學結合的不可見氣體； 4）吸附于玻璃熔體表面的氣體。 一般來說，玻璃液中在硅酸鹽形成和玻璃形成過程中產生的大量氣體在這兩個過程結束后已大部分逸散，大約還有著玻璃液體體積 10%的少量氣體以可見的氣泡和不可見的溶解或化學結合氣體的形式殘留在玻璃液中，而其中又以不可風的溶解或化學結合態(tài)氣體為主。 玻璃生產中通過澄清過程要消除的是玻璃液中的可見氣泡而不是全 部氣體，不管采用什么手段，但是要達到這一目的的主要途徑有二： 1） 氣泡的逸出，即玻璃液中溶解或結合態(tài)氣體進入可見氣泡后使氣泡逐漸長大上升逸出。 2） 氣泡的消失，即玻璃液中的可見氣泡逐漸溶解于玻璃液內而消失。 原料中析出的氣體，窯內氣氛，熔體中的氣體，隨溫度、分壓、氣氛和玻璃組成所產生的各種氣體在熔體中的溶解和析出現(xiàn)象，加之各種的意外情況和別的因素，例如雜質和雜件掉入熔池中，耐火材料（ C 和氣孔等），以及操作不當?shù)鹊挠绊?，使制品殘留的氣泡會有大小多少之分，那么不管何種因素起主導作用， 氣泡的形成、變化、消失、再出現(xiàn)的過程，是氣體在玻璃熔體中溶解和擴散的結果?？梢娏私飧鞣N氣體在玻璃熔體中的特性和行為方式，對減少玻璃中氣泡是很重要的。 物理溶解度 惰性氣體和對熔體不產生化學反應作用的其它氣體，如He ,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn 和 N2等氣體。主要表現(xiàn)為物理溶解。常壓下，物理溶解的氣體量是化學溶解的 103104倍，物理溶解度的改變，分離出來的氣體量很小，且動能過弱，不足以形成新的沖破極大鍵力的微泡。 物理溶解度 Ci =LPi （實踐中用本生溶解系數(shù) α BU=Ci/Pi ） 混合氣體與熔體不發(fā)生化學反應時，平衡關系符合享利定律：在給定溫度下，某一氣體在液相中的濃度 Ci與它的氣相分壓 Pi成比例，式中 L為溶解度系數(shù)。 與化學溶解度相比，常壓下，物理溶解的氣體量小得太可憐了。壓力不變，溫度對于物理溶解度就比較敏感：從 1300℃升到1480℃始的時間， N2 的溶解度從 104（ Ncm3 /cm3glass） 增至 104即增加 54%；如若從 1480℃降至 1300℃，則又可排出 104（ Ncm3 /cm3glass） ,從標準狀態(tài)折算到 1300℃ 時為104（ Ncm3 /cm3glass） ，含 32 個φ 。足以證明，溫度對于氣泡大小和氣泡中某種氣體的分壓產生極大的影響。 物理溶解度還與堿含量有關系，物理溶解度隨著堿含量的增加而減少；含堿不變，物理溶解度又堿離子在玻璃中所占體積的增加而增大，以及氣體原子或分子或分子直徑的增大而減少 ,這是一般的規(guī)律，而分子大的氣體，如 N 2，它與堿離子濃度大小沒有關系，分子小的氣體，如 He,Ne 的物理溶解度隨堿含量或網(wǎng)絡外離子（ R2O 和 RO）含量的減少而線性的增加。 一些主要是化學溶解的氣 體， O2， SO2， CO2， H2O 等，在玻璃熔體中的物理溶解度，大致與 N2 接近。 13001400℃時，在 104之間。對溫度的敏感性，也與 O2一樣。 ， 1． 水的溶解度 在所有殘存于玻璃制品里的氣體中， H2O占據(jù)較大的比率，這與爐氣、配合料中含有水以及水在玻璃熔體中的溶解有關。在前人的研究中指出，“水蒸氣在玻璃熔體中的溶解度與水蒸汽分壓平方根有關”。 CH2O=LPH2O0。 5 水在硅酸鹽熔體中，不是以 H2O分子，而是一開始就分開為兩 半，以 H質子和 OH 氫氧 根離子狀態(tài)熔解的。 在石英玻璃中， H+質子首先與玻璃中的硅氧結合而產生了水解反應。 （ Si0Si ） +(H++OH) ( Si0H)+(OHSi ) 在堿硅酸鹽玻璃中，是 H+質子與硅氧鍵（ Si0）鍵結合，或說成由 H+質子取代 R+堿離子的置換反應。 （ Si0R） +（ H++OH） ( Si0H)+R+0H 所以水在玻璃液中的溶解度一般隨溫度的增加而略有增加，隨含堿量的增加而增大。 氣體在硫酸鹽玻 璃中的溶解量 氣體 CO2 O2 H2O SO2 小計 1 重量 % Cm3/g 2 Cm3/cm3 5 9 4 3 物理 1044 104 倍數(shù) 104 492 2． CO2的溶解度 浮法平板玻璃中，配合料有大量的碳酸鹽，在配合料 H2O， N2，O2 基 本排盡之時，在較高溫度下，碳酸鹽才會分解，使初熔階段的熔體 CO2 的濃度很大，這與初熔時堿量高有關，并容易產生過飽和現(xiàn)象。與爐氣對比，熔體中的 CO2不足以達到與爐氣中的 CO2平衡，必然會在初熔和初澄清的階段達到過飽和。雖然 CO2 的溶解度比不上 H2O 和 SO2，但幾乎每只氣泡中都含有 CO2氣體，生產中，常用 CO2含量來判斷氣泡形成時間的長短。 CO2在玻璃液中溶解形成真隙式碳酸鹽基團，溶解度隨堿含量及有效非橋氧的增加而增大；隨著溫度的增加而減少，其反應式為： CO2+ Si0= SiC03 的溶解度 目前，平板浮法玻璃工業(yè)和日用玻璃工業(yè)，目前大多數(shù)企業(yè)仍是用硫酸鹽作為經(jīng)濟實惠、效能顯著的澄清劑。 在高溫下 1100℃， S03本身具有以下平衡式： S03 S02+1/2O2 在 1100℃以上 S03氣體完全分解了， 硫在還原條件下，以 S2的形式溶解取代非橋氧并形成復雜的多硫化物： H2S+ Si0 SiS+ H20 硫在氧化條件下，則以 S03的形式與非橋氧配位后形成填隙 SO42陰離子 SO3+ Si0 Si SO4 因此可以看出硫的溶解度與氧化還原條件及堿性都有很大的關系，硫化物及硫酸鹽的溶解度都隨玻璃液中含堿量的增加而增大， S2溶解度隨溫度的升高而增大，而 SO3則正好相反。 含硫酸鹽熔體中的 SO3溶解度，對爐氣中 SO2和 O2的分壓是很敏感的，取便這些分壓有小微小的變化，也會引起較為明顯的反應，同時，如果原料中的 SiO2含量增大， SO3就減少，它們在一定范圍內是線性關系的。 SO3隨溫度的增加溶解度減少的很快，隨溫度的降低，溶解度增大。 其溶解度與玻璃液中的多價陽離子以及溫度都有很大的關系，如與玻璃中鐵的關系： 2FeO+1/2 O2 Fe2O3 也就是說，氧化還原情況對氧的溶解情況有很大的影響。 氮氣在玻璃液中的飽和溶解度很低，其溶解度與別的氣體相比來說是很低的，因為在玻璃中它一般是物理溶解。 以上幾種氣體在玻璃液中的溶解度常數(shù)大小相差很大，實際上也反映了各種氣體溶解于玻璃液中量的大?。? SO3 H2O O2 CO2 N2 氣泡的表面張力與氣泡內的壓力 玻璃液中的氣泡的形成與消 失都與氣泡的表面張力有很大的關系， PB= PA+PH+ Pδ PB— 氣泡內壓， PA— 硅氧鍵力， PH— 液體靜壓， Pδ — 由表面張力形成的壓力 Pδ =2δ /r δ — 熔體的表面張力， r— 氣泡半徑 某種成分玻璃的表面張力 表一 t ℃ 500 600 700 800 900 1000 1037 1100 dyn/cm 353 349 345 341 337 333 2 329 t ℃ 1150 1200 1250 1300 1400 1500 1550 δ dyn/cm 327 325 323 321 317 313 311 玻璃表面張力的加和系數(shù) 表二 組分 SiO2 Al2O3 CaO MgO Na2O K2O Fe2O3 CoO NiO TiO2 i 按表二先計算出 900℃的表面張力，（達因 /厘米），因為線性關系，每升高 100℃降 4 個單位，便可求得不同溫度下，玻璃的表面張力，列于表一。 δ = +++++ +=337 (dyn/cm) 直徑為 1181。m的新生氣泡，在 104P的粘度下，對成分 10 的玻璃而言，的相對溫度為 1037℃，可求出表面張力形成的內壓力 Pδ 值。 δ = Dyn/cm=103N/m r==106 m Pδ =2103/106=(bar) 如果直徑為 1mm的氣泡，則 Pδ 為 泡內擴散，必須克服 Pδ 才行。初生或新生氣泡極其微小，要長大是不易的道量是很明顯的。是在于還要克服液層靜壓力（ 1m 深處為 ），克服沖破硅氧鍵力（ PA=105bar ）的緣故。 因此，熔解于玻璃液里的氣體，常常容易擴散到大的氣泡中，使之增大上升逸出，而微小氣泡，則不能增大。通常氣泡直徑小于10181。m 以下時，氣泡內壓力急劇增大，象這樣微小的氣泡就很容易在玻璃液中溶解而消失。 所以我們可以認為：表面張力在加速氣泡擴大而浮升逸出過程中作用可能并不太大，但對加速小氣泡縮小直至最終的消失卻是很明顯，實際上這是一種 正反饋的作用，即： 泡壓 泡中氣體向熔體擴散加快 氣泡直徑 這種正反饋加速了氣泡的縮小直至消失，所以生產實踐中很難看到 以下的氣泡可能跟這一因素有關。 玻璃液中的氣體一般有以幾種存在形式，它可能是可見的氣泡，可能是呈溶解狀態(tài)，也可能是與玻璃組份形成化學的結合的，后二者是不可見的。還有吸附在玻璃表面上的氣體。 被溶解的氣體體積較吸附在玻璃表面上的氣體體積要大百倍，氣泡中的氣體量是也不會大于溶解氣體總量的 1%。可以認為 ，自玻璃液中析出的全部氣體幾乎都是物理溶解和化學結合的（化學溶解），一般地說，氣體在液體中的溶解度隨著溫度的升高而降低。 玻璃的澄清過程是指排除可見氣泡的過程，從形式上看，此過程是簡單的流體力學過程，實際上它是一個復雜的物理化學過程。