微波消解前處理-電感耦合等離子體發射光譜法檢測異戊橡膠中鈦含量

摘要：用微波消解-電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）檢測異戊橡膠（IR）中鈦質量分數。結果表明，消解體系為硝酸/硫酸/雙氧水（體積比為6/1/1）、譜線波長為334.940 nm、ICP-OES儀射頻功率為1300 W、霧化氣流量為0.55mL·min-1、進樣量為1.5 mL·min-1、等離子氣體流量為10 L·min-1時，檢測的IR鈦質量分數相對標準偏差為1.07%，加標回收率為95.2％～105.3％。該檢測方法快速、、靈敏度高，滿足IR中鈦含量的檢測要求。

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。順式-1，4-IR是一種通用型合成橡膠，由于其分子結構和性能與天然橡膠（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-丁二烯質量分數大（0. 97～0. 98），且相對分子質量小，相對分子質量分布寬，凝膠質量分數大，易于加工。目前，世界IR生產所用催化劑以鈦系催化劑為主，生產工藝均為傳統的溶液聚合法。若IR中鈦質量分數太大，會促進IR老化，影響產品質量。因此對IR中鈦含量進行檢測非常必要。

  目前常用的鈦質量分數檢測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、耗時長且耗費人力。微波能穿透試樣，在短時間內提升消解液溫度，使試樣消解，節約試樣處理時間，且待測元素在密閉的消解罐內無損失。電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）作為一種有效的痕量分析檢測技術，具有試劑消耗量小、靈敏度高、步驟簡單等優點。

  本文采用微波消解-ICP-OES法測定IR中鈦質量分數，為IR中鈦質量分數的便捷檢測提供思路。

1 實驗

1. 1 主要原材料與試劑

IR，國內某公司產品。鈦標準溶液，濃度為1 000 mg·L-1，國家有色金屬及電子材料分析測試中心提供。硝酸，優級純；鹽酸，分析純；雙氧水，優級純；國藥集團化學試劑有限公司產品。

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 測試條件

ICP-OES儀功輔助氣流量為0. 2 L·min-1，沖洗時間為25 s，觀測方式為水平，讀數為2次。

1. 4 微波消解處理

稱取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。采用程序升溫進行微波消解，升溫程序為：1,150 ℃,10min，2, 200℃，30 min至消解結束。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

級水定容，搖勻，待測。

2 結果與討論

2. 1 消解體系

采用微波消解法處理橡膠時，常用的消解試劑有硝酸、鹽酸和硫酸等或其混合物。實驗考察了4種酸類消解體系對IR的消解能力，結果見表1。從表1可以看出，硝酸/硫酸/雙氧水和硝酸//雙氧水消解體系對試樣的消解能力較好。考慮到對玻璃器皿有腐蝕作用，且霧化室材質對耐受性有一定要求，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IR的消解能力

消解后現象  有部分沉淀   有部分沉淀        溶解          溶解

選擇優化的譜線對待測元素的定性和定量分析尤為重要。一般應選擇響應值大、信背比

小的譜線作為元素的分析譜線。選擇波長為334. 940 nm的譜線作為鈦元素的分析譜線。

2.3  ICP-OES儀測試條件

通過試驗確定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，在此條件下測試能夠獲得

較大的響應值。

2.4 鈦標準溶液濃度與響應值的關系

配制濃度分別為0. 01，0. 02，0. 05，0. 1，0. 5， 1，2和5 mg·L-1的鈦標準溶液，測試各濃度下的響應值，再以響應值為縱坐標，以鈦標準溶液濃度為橫坐標做標準曲線，由此得出擬合線性回歸方程y=1 036 428. 4 x＋12 564. 6，相關系數為0. 9999。結果表明，鈦濃度在0. 01～5. 0mg·L-1范圍內與響應值的線性關系良好。

2.5 測試精密度

對標準溶液連續測試11次，以測試值標準偏差的3倍作檢出限，經計算得到檢出限為0.01 mg·L-1。取相同試樣溶液平行測試10次，進行精密度試驗，結果可以看出，IR中鈦質量分數測試值的相對標準偏差（RSD）為1. 07%（一般RSD＜5%為宜），說明本方法穩定性和重復性好，結果、可靠。

2. 6 回收率

對已知濃度鈦溶液進行加標回收率試驗，結果可以看出，測試值與實際值接近，回收率為95.2%～105.3%，說明測試結果比較可靠。

3 結論

通過對相關工作條件參數的優化，建立了用微波消解前處理，ICP-OES法測定IR中鈦質量

分數的方法。探討消解體系、譜線波長以及ICP-OES儀射頻功率、霧化氣流量、進樣量對鈦標準溶液譜線強度的影響，得出響應值大時測試IR中鈦質量分數的優條件。結果表明：消解體系為硝酸/硫酸/雙氧水（體積比為6/1/1），譜線波長為334. 940 nm，ICP-OES儀射頻功率為1300W、霧化氣流量為0. 55 mL·min-1、進樣量為1. 5mL·min-1、等離子氣體流量為10 L·min-1時， RSD為1. 07%，加標回收率為95.2％～105.3％，檢測方法快速、、靈敏度高，滿足測試IR中鈦質量分數的要求。