氧化铈澄清及色差测量

化铈替代氧化锑的新方案无论是氧化铈还是氧化锑，均兼具澄清和脱色作用。二氧化铈在低温时与硝酸钠分解放出的氧气结合生成五氧化二锑，在高温1400C。时五氧化二锑分解放出活性氧，该氧气部分进入气泡改变氧分压，有助于玻璃澄清，部分将二价铁氧化成三价铁，起到脱色的作用。Sb2O3+O2—Sb2O5（低温）

Sb2O5—Sb2O3+O2（高温）氧化铈作用与氧化锑类似，区别在于氧化铈在高温下能自行分解放出氧气，而不需要硝酸钠的辅助。放出的氧气同样部分用于澄清部分用于脱色。4CeO2—2Ce2O3+O2（高温）现不考虑氧化铈的澄清效果，将其作为纯粹的脱色剂来代替氧化锑中作为脱色剂的部分根据参考文献及相关参考书籍，用作脱色剂时，二氧化铈用量取决于玻璃中氧化铁的含量，最低为Fe2O3的3倍，最高为Fe2O3的6倍。可以理解为，该用量的二氧化铈所放出的活性氧能够很好地将二价铁转化为三价铁（加上硝酸钠放出的氧）。超白压延玻璃中Fe2O3含量最高不超过150ppm，即0.015%，为保险起见，氧化铈取6倍，即用量为0.09%可达到理想的脱色效果。为方便计算，现取氧化铈含量为0.1%。通过计算，高温下产生与0.1%氧化铈放氧量相同的氧气需要氧化锑0.042%，可以认为，使用的0.18%氧化锑中，0.042%的氧化锑放出的氧用于脱色，剩余0.138%的氧化锑放出的氧用于澄清。固定该部分用于澄清的氧化锑（0.138%不动），逐步减少用于脱色的氧化锑（0.042%）并用氧化铈代替。表1氧化铈替代氧化锑方案澄清氧化锑/%脱色氧化锑/%总氧化锑/%脱色氧化铈/%硝酸钠/%成本/万元0.1380.042340.18000.72000.9000.1380.033870.1720.020.68750.8950.1380.025400.1630.040.65360.8890.1380.016940.1550.060.61970.8830.1380.008470.1460.080.58590.8760.1380.000000.1380.10.55200.870表中，用于澄清作用的氧气由氧化锑提供，且该部分氧化锑含量保持不变。用于脱色作用的氧气由氧化锑和氧化铈共同提供，两部分放出的氧气总和保持不变。由于氧化铈做脱色剂不需要硝酸钠，因此硝酸钠的添加量仍为氧化锑的4倍。在上述基础上，减少用于澄清作用的氧化锑并用氧化铈进行替代，直到氧化铈完全代替氧化锑，方案如下：表2氧化铈替代氧化锑方案澄清氧化锑/%澄清氧化铈/%总氧化锑/%总氧化铈/%硝酸钠/%成本/万元0.13800.1380.1000.55200.8700.0920.108630.0920.2090.36800.8360.0460.217270.0460.3170.65180.91800.325900.0000.4260.97771.011

玻璃脱色效果评价方法光谱曲线只是表示不同波长和透过（或吸收）率的函数关系，不能全面反映颜色的特征。现可利用以下参数评价玻璃的脱色效果。1、利用色坐标目前，国内外常用的标准基色测量系统中的X-y图，它主要通过大量颜色辨认试验和系列色度计算而制定，任一颜色玻璃均能在x-y颜色图中找出其对应的位置，以判断其颜色的纯度、总透过率与主波长值，从而可以定量分析颜色玻璃的质量。对前期制备的4种样品，利用气浮台式光谱透射比测量仪（该测量仪具备该功能）进行色坐标的测量。结果如下2#样，0.172%锑+0.02%铈进行色坐标的测量。结果如下2#样，0.172%锑+0.02%铈图1样品色坐标图表1样品色坐标坐标中心点C1#2#3#4#X0.31010.31430.31500.31470.3152y0.31630.33270.33310.33270.3332色度图的中心点C（x=0.3101，y=0.3163）为白色，理论上，玻璃在色度图上的位置愈接近于C点，脱色效果愈好。

图1为样品的色坐标图。从坐标上来看，4种样品的色坐标相差不大，均分属于白色区域，若显示在一张色度图上，人眼是难以区分的由于玻璃中的铁含量极少，因此颜色的变化也是极其微小的，放大后方能看出变化。从图上看，与标样比，其他样品的x、y值有微小的增大，总体来看，色坐标有往黄色区偏移的趋势，这是二价铁被氧化为三价铁所产生的变化。色坐标的偏移表明更多的二价铁被转化成了三价铁，氧化铈具有良好的脱色效果。样品色坐标图图3样品色坐标分布2、计算白度根据侯英兰、张欣《玻璃“白度”的评价方法》，可以利用Simmingskold&Jonsson的F公式测定玻璃的“白度”。F={900[(x”-x°”)2+(y”-y°”)2]+[(1-Y/100)/2]}0.5-0.04F为无色因素，越低表示玻璃“白度”越好。目前使用的为光源D65，改变后公式为F={900[(x-x0)2+(y-y0)2]+[(1-Y/100)/2]}0.5-0.04式中xo=O.3138,yo=O.331O(D65光源的色坐标)x=X/(X+Y+Z),y二丫/(X+Y+Z),X、丫、Z为CIE色品坐标。表2样品白度序号YxyF1#80.10.31430.33270.0728112#85.060.31500.33310.064143#86.280.31470.33270.0496444#85.670.31520.33320.066084从图中可以看到，1#样品的F值为0.0728，随着氧化铈用量的增加，F值逐渐降低，到3#时降为0.0496，表明脱色效果良好。4#样品的F值高于2#、3#,这是由于氧化铈具有着色效果，生成的Ce2O3中的Ce3+使玻璃呈浅黄色，颜色会随着氧化铈用量(三0.1%)的增加而增加，这与x、y值的增大，色坐标往黄色区域偏移是相吻合的。3、利用色差评价玻璃脱色采用CIELab颜色空间与色差评价玻璃的脱色效果。L*:明度，L*值代表明亮程度；a*:+a*为红度，代表红色在颜色中占有的组分；a*为绿度，为红色的互补色，代表绿色在颜色中占有的组分。b*：+b*为黄度，代表黄色在颜色中占有的组分；b*为蓝度，为黄色的互补色，代表蓝色在颜色中占有的组分。色差的计算公式为：y=[(Al')?+(加・尸+表3样品的CIELab颜色空间参数与色差参数1#2#3#4#L*91.7393.9194.4394.17a*-0.56(绿度)-0.43-0.38-0.38b*0.69潢度)0.990.811.06△L*0.022.202.722.46△a*-0.010.120.170.17△b*0.010.310.130.38△E0.032.23