微波消解前處理-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法檢測(cè)異戊橡膠中鈦含量

摘要：用微波消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）檢測(cè)異戊橡膠（IR）中鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)。結(jié)果表明，消解體系為硝酸/硫酸/雙氧水（體積比為6/1/1）、譜線(xiàn)波長(zhǎng)為334.940 nm、ICP-OES儀射頻功率為1300 W、霧化氣流量為0.55mL·min-1、進(jìn)樣量為1.5 mL·min-1、等離子氣體流量為10 L·min-1時(shí)，檢測(cè)的IR鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.07%，加標(biāo)回收率為95.2％～105.3％。該檢測(cè)方法快速、、靈敏度高，滿(mǎn)足IR中鈦含量的檢測(cè)要求。

異戊橡膠（IR）主要分為順式-1，4-IR，反式-1， 4-IR和3，4-IR三大類(lèi)。順式-1，4-IR是一種通用型合成橡膠，由于其分子結(jié)構(gòu)和性能與天然橡膠（NR）非常相似，是合成橡膠中綜合性能好的膠種之一，也是IR應(yīng)用廣泛的膠種。作為NR理想的替代品，順式-1，4-IR廣泛用于民用與工業(yè)橡膠制品中。其中，鈦系催化劑合成的順式-1，4-IR中順式-1，4-丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)大（0. 97～0. 98），且相對(duì)分子質(zhì)量小，相對(duì)分子質(zhì)量分布寬，凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)大，易于加工。目前，世界IR生產(chǎn)所用催化劑以鈦系催化劑為主，生產(chǎn)工藝均為傳統(tǒng)的溶液聚合法。若IR中鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)太大，會(huì)促進(jìn)IR老化，影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此對(duì)IR中鈦含量進(jìn)行檢測(cè)非常必要。

  目前常用的鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)檢測(cè)方法有分光光度法和硫酸鐵銨滴定法，這兩種方法比較成熟但檢出限高、試樣前處理試劑消耗量大、耗時(shí)長(zhǎng)且耗費(fèi)人力。微波能穿透試樣，在短時(shí)間內(nèi)提升消解液溫度，使試樣消解，節(jié)約試樣處理時(shí)間，且待測(cè)元素在密閉的消解罐內(nèi)無(wú)損失。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）作為一種有效的痕量分析檢測(cè)技術(shù)，具有試劑消耗量小、靈敏度高、步驟簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

  本文采用微波消解-ICP-OES法測(cè)定IR中鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)，為IR中鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)的便捷檢測(cè)提供思路。

1 實(shí)驗(yàn)

1. 1 主要原材料與試劑

IR，國(guó)內(nèi)某公司產(chǎn)品。鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度為1 000 mg·L-1，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心提供。硝酸，優(yōu)級(jí)純；鹽酸，分析純；雙氧水，優(yōu)級(jí)純；國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品。

1. 2 主要儀器

MASTER-16型超高壓微波消解儀，8300型ICP-OES儀, 超純水制備儀。

1. 3 測(cè)試條件

ICP-OES儀功輔助氣流量為0. 2 L·min-1，沖洗時(shí)間為25 s，觀(guān)測(cè)方式為水平，讀數(shù)為2次。

1. 4 微波消解處理

稱(chēng)取0. 1 g（至0. 000 1 g）試樣于消解罐中，加入酸和雙氧水，充分振搖混合。采用程序升溫進(jìn)行微波消解，升溫程序?yàn)椋?,150 ℃,10min，2, 200℃，30 min至消解結(jié)束。從消解罐中取出自然冷卻試樣，將消解液移入50 mL容量瓶中，用三

級(jí)水定容，搖勻，待測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2. 1 消解體系

采用微波消解法處理橡膠時(shí)，常用的消解試劑有硝酸、鹽酸和硫酸等或其混合物。實(shí)驗(yàn)考察了4種酸類(lèi)消解體系對(duì)IR的消解能力，結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可以看出，硝酸/硫酸/雙氧水和硝酸//雙氧水消解體系對(duì)試樣的消解能力較好。考慮到對(duì)玻璃器皿有腐蝕作用，且霧化室材質(zhì)對(duì)耐受性有一定要求，因此選擇硝酸/硫酸/雙氧水為作為消解體系。

表1 不同消解體系對(duì)IR的消解能力

消解后現(xiàn)象  有部分沉淀   有部分沉淀        溶解          溶解

選擇優(yōu)化的譜線(xiàn)對(duì)待測(cè)元素的定性和定量分析尤為重要。一般應(yīng)選擇響應(yīng)值大、信背比

小的譜線(xiàn)作為元素的分析譜線(xiàn)。選擇波長(zhǎng)為334. 940 nm的譜線(xiàn)作為鈦元素的分析譜線(xiàn)。

2.3  ICP-OES儀測(cè)試條件

通過(guò)試驗(yàn)確定ICP-OES儀的射頻功率為1 300 W，霧化器流量為0. 55 L·min-1，進(jìn)樣量為1. 5 mL·min-1，等離子氣體流量為10 L·min-1，在此條件下測(cè)試能夠獲得

較大的響應(yīng)值。

2.4 鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度與響應(yīng)值的關(guān)系

配制濃度分別為0. 01，0. 02，0. 05，0. 1，0. 5， 1，2和5 mg·L-1的鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)試各濃度下的響應(yīng)值，再以響應(yīng)值為縱坐標(biāo)，以鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)做標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，由此得出擬合線(xiàn)性回歸方程y=1 036 428. 4 x＋12 564. 6，相關(guān)系數(shù)為0. 9999。結(jié)果表明，鈦濃度在0. 01～5. 0mg·L-1范圍內(nèi)與響應(yīng)值的線(xiàn)性關(guān)系良好。

2.5 測(cè)試精密度

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測(cè)試11次，以測(cè)試值標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍作檢出限，經(jīng)計(jì)算得到檢出限為0.01 mg·L-1。取相同試樣溶液平行測(cè)試10次，進(jìn)行精密度試驗(yàn)，結(jié)果可以看出，IR中鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)試值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為1. 07%（一般RSD＜5%為宜），說(shuō)明本方法穩(wěn)定性和重復(fù)性好，結(jié)果、可靠。

2. 6 回收率

對(duì)已知濃度鈦溶液進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗(yàn)，結(jié)果可以看出，測(cè)試值與實(shí)際值接近，回收率為95.2%～105.3%，說(shuō)明測(cè)試結(jié)果比較可靠。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)相關(guān)工作條件參數(shù)的優(yōu)化，建立了用微波消解前處理，ICP-OES法測(cè)定IR中鈦質(zhì)量

分?jǐn)?shù)的方法。探討消解體系、譜線(xiàn)波長(zhǎng)以及ICP-OES儀射頻功率、霧化氣流量、進(jìn)樣量對(duì)鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液譜線(xiàn)強(qiáng)度的影響，得出響應(yīng)值大時(shí)測(cè)試IR中鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)的優(yōu)條件。結(jié)果表明：消解體系為硝酸/硫酸/雙氧水（體積比為6/1/1），譜線(xiàn)波長(zhǎng)為334. 940 nm，ICP-OES儀射頻功率為1300W、霧化氣流量為0. 55 mL·min-1、進(jìn)樣量為1. 5mL·min-1、等離子氣體流量為10 L·min-1時(shí)， RSD為1. 07%，加標(biāo)回收率為95.2％～105.3％，檢測(cè)方法快速、、靈敏度高，滿(mǎn)足測(cè)試IR中鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)的要求。