同時分析染料中多種微量金屬離子的離子色譜法的製作方法

2023-05-29 20:20:31 4

專利名稱：同時分析染料中多種微量金屬離子的離子色譜法的製作方法
技術領域：
本發明涉及染料中多種微量金屬離子的分析方法，具體地說涉及利用離子色譜分 析染料中微量金屬離子的方法。
背景技術：
隨著印染技術的發展，尤其是出現的噴墨印染，對染料中離子含量(Na+、K+、Ca2+、 Mg2+等)提出了更高的控制要求，迫切需要建立一種簡便易操作、成本低廉而又高效的測試 方法。GB20814— 2006《染料產品中10種重金屬元素的限量及測定》中提供了一種測試染 料產品中重金屬離子等方法，將染料通過前處理後，再利用原子吸收光譜來測定金屬離子 的含量。但是原子吸收光譜法不能方便地同時測定多種金屬離子，並且儀器比較昂貴，測試 條件要求高，分析成本較高。中國專利局公開了一種在水體中原位取樣、分離、富集、測量重金屬離子的方法， 授權公告號是CN101021515B，該方法採用原子吸收光譜法測定金屬的濃度，並計算放置時 間內水體中金屬的平均濃度。該方法雖然可以測量多種金屬離子，但是不能同時測定多種
金屬罔子。

發明內容
目前，染料產品中利用原子吸收光譜來測定金屬離子的含量，但是原子吸收光譜 法不能方便地同時測定多種金屬離子，並且儀器比較昂貴，測試條件要求高，分析成本較 高，為了克服現有技術中的不足，本發明提供了一種同時分析染料中多種微量金屬離子的 離子色譜法。本發明的技術方案是一種同時分析染料中多種微量金屬離子的離子色譜法，按 以下步驟進行
(1)稱取幹品染料試樣S，加入混酸溶液Al，在加熱下將樣品消解，冷卻後再加入氧化 劑01，再緩慢加熱將樣品氧化，完全變成水和二氧化碳，待冷卻後將殘渣溶解配製成試樣S 溶液；
(2)配製空白溶液，在處理試樣的同時，做空白試驗，即在處理時不加試樣，其餘均與步 驟(1) 一致；
(3)配製與待測離子種數相對應的已知濃度的金屬離子標樣溶液；
(4)通過離子色譜儀，空白溶液被檢測，以譜圖形式輸出，其中離子色譜儀的淋洗液為 E，再生液為R;
(5)試樣S溶液也經同樣的流路被檢測，輸出譜(6)再依次使用金屬離子標樣溶液代替試樣S溶液，重複上述步驟(2)，得到一系列標 樣譜圖，並繪製標準工作曲線；
(7)將所述試樣S溶液及空白溶液的譜圖與一系列標樣譜圖比較，按照離子色譜儀的 工作原理，根據標準工作曲線，計算得出所述試樣S溶液及空白溶液中各金屬離子的含量，
3試樣S溶液中各金屬離子的含量分別減去空白溶液各金屬離子的含量，即得到試樣S中各 金屬離子的含量；
所述混酸Al為濃鹽酸和濃硝酸的混合液，其中濃鹽酸與濃硝酸的體積比為1 :3 ； 所述的01為雙氧水，雙氧水濃度30%—50% ；
所述淋洗液E為甲烷磺酸水溶液，甲烷磺酸濃度0 0.1 mol/L ；淋洗液E也可以為水 溶液。所述再生液R為四丁基氫氧化銨水溶液，四丁基氫氧化銨濃度0. 05 0. 5 mol/L。本發明所述同時分析染料中多種微量金屬離子的方法，首先將樣品加混酸Al及 氧化劑01進行消解、氧化，除去有機物，剩餘殘渣配製成水溶液，通過陽離子交換柱，利用 各金屬離子與陽離子交換柱的不同親和力而形成差速遷移，實現同時分析。而離子色譜的工作原理是離子交換平衡，離子色譜中使用的固定相是離子交換樹 脂。離子交換樹脂上分布有固定的帶電荷的基團和能遊動的配位離子。當樣品加入離子交 換色譜往後，如果用適當的溶液洗脫，樣品離子即與樹脂上能遊動的離子進行交換，並且連 續進行可逆交換吸附和解吸，最後達到吸附平衡。本方法所述同時分析染料中多種微量金屬離子的分析方法中，使用了混酸Al及 氧化劑01來消解處理樣品。使用包括淋洗液流路、再生液流路、進樣閥和分析檢測流路，所 述分析檢測流路由依次串聯連接的陽離子交換柱、抑制器及電導檢測池組成。在淋洗液E 推動下，試樣經進樣閥，進入陽離子色譜交換柱，試樣中的金屬離子在陽離了交換柱內不斷 被吸附、洗脫，使得各組份被分離，進入抑制器，在抑制器中，與經再生液流路進入抑制器的 再生液R發生反應，淋洗液E中的強酸被中和生成水，金屬離子的電導值被增強，試樣最後 進入電導檢測器檢測，生成譜圖。作為優選，所述淋洗液E的濃度範圍0. 01 0. 03mol/L。作為優選，所述再生液R的濃度範圍0. 1 0. 2mol/L。本發明利用離子色譜來測定染料中多種微量的金屬離子，通過對染料樣品的消 解、氧化，消除染料對陽離子色譜交換柱的汙染，使樣品進樣濃度不受影響，使得利用離子 色譜方法來同時分析染料中多種微量的金屬離子得以實現。採用此方法，通過一次操作就 能獲得染料中多種微量的金屬離子的檢測結果，並最大程度的延長了色譜柱的使用時間， 操作簡便，數據重現性好。實現了利用一套離子色譜就能分析染料中多種陰離子及多種金 屬陽離子，大大的降低了儀器支出成本。與現有技術相比，本發明的有益效果是
1.能夠同時測定染料中多種微量金屬離子的含量，與原子吸收光譜法相比，簡便易操 作，分析效率高，成本低廉，易於推廣和普及。2.染料為有色物質，易對分析設備造成汙染，嚴重影響分析數據的準確性，降低分 析設備的使用壽命，通過本發明所述方法進行樣品處理後，可使樣品進樣不受影響，提高分 析精確度，延長分析設備的使用壽命。3.本發明所述的測試方法靈敏度高，檢出限可達0.01mg/L。


圖1是採用本發明所述方法對實施例1空白溶液進行分析的譜4圖2是採用本發明所述方法對實施例1試樣S溶液進行分析的譜圖； 圖3是採用本發明所述方法對實施例1標樣溶液進行分析的譜圖； 圖4-1是採用本發明所述方法對實施例1標樣Li+進行分析繪製的工作曲線； 圖4-2是採用本發明所述方法對實施例1標樣Na+進行分析繪製的工作曲線； 圖4-3是採用本發明所述方法對實施例1標樣K+進行分析繪製的工作曲線； 圖4-4是採用本發明所述方法對實施例1標樣Mg2+進行分析繪製的工作曲線； 圖4-5是採用本發明所述方法對實施例1標樣Ca2+進行分析繪製的工作曲線； 圖4-6是採用本發明所述方法對實施例1標樣Ba2+進行分析繪製的工作曲線； 圖5是採用本發明所述方法對實施例2空白溶液進行分析的譜圖； 圖6是採用本發明所述方法對實施例2試樣S溶液進行分析的譜圖； 圖7是採用本發明所述方法對實施例2標樣溶液進行分析的譜圖； 圖8-1是採用本發明所述方法對實施例2標樣C2+進行分析繪製的工作曲線； 圖8-2是採用本發明所述方法對實施例2標樣Mg2+進行分析繪製的工作曲線； 圖8-3是採用本發明所述方法對實施例2標樣K+進行分析繪製的工作曲線； 圖8-4是採用本發明所述方法對實施例2標樣Na+進行分析繪製的工作曲線。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明所述同時分析染料中微量金屬離子的離子色譜法作進 一步說明。實施例1 同時分析染料中微量鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鋇的離子色譜法。一、首先準備工作
ULi+ ,Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+標樣的配製 l)Li+標樣母液的配製
將分析純的碳酸鋰在105 110°C烘乾4中時，然後置於乾燥器中冷卻至室溫。稱取烘 幹並冷卻後的氯化鈉5. 3227g於250mL燒杯中，加入去離子水溶解(可滴加兩滴鹽酸)，移入 IOOOmL容量瓶中，稀釋、定容，配製成濃度1000mg/L母液備用。2) Na+標樣母液的配製
將分析純的氯化鈉在105 110°C烘乾4中時，然後置於乾燥器中冷卻至室溫。稱取 烘乾並冷卻後的氯化鈉2. 5420g於250mL燒杯中，加入去離子水溶解後移入IOOOmL容量瓶 中，稀釋、定容，配製成濃度1000mg/L母液備用。3) K+標樣母液的配製
將分析純的氯化鉀在105 110°C烘乾4中時，然後置於乾燥器中冷卻至室溫。稱取 烘乾並冷卻後的氯化鉀1. 9067g於250mL燒杯中，加入去離子水溶解後移入IOOOmL容量瓶 中，稀釋、定容，配製成濃度1000mg/L母液備用。4) Mg2+標樣母液的配製
準確稱取分析純鎂條1. OOOOg於潔淨的250mL燒杯中，緩慢加入分析純的鹽酸10mL，待 其反應完全後，移入IOOOmL容量瓶中，加去離子水稀釋、定容，配製成濃度1000mg/L母液備 用。5) Ca2+標樣母液的配製
5將分析純的碳酸鈣在105 110°C烘乾4中時，然後置於乾燥器中冷卻至室溫。稱取烘 幹並冷卻後的碳酸鈣2. 4972g於250mL燒杯中，緩慢加入分析純的鹽酸5mL，反應並冷卻後 移入IOOOmL容量瓶中，加去離子水稀釋、定容，配製成濃度1000mg/L母液備用。6) Ba2+標樣母液的配製
稱取分析純的氯化鋇(BaCl2 · 2H20) 1. 7786g於250mL燒杯中，加入去離子水溶解後移 入IOOOmL容量瓶中，稀釋、定容，配製成濃度1000mg/L母液備用。2、淋洗液的配製
準確移取分析純的甲烷磺酸2. 6mL，用去離子水稀釋成2L，即配製成20mM甲烷磺酸溶液。3、再生液的配製
準確量取55%的四丁基氫氧化銨lOOmL，用去離子水稀釋成2. 1L，配製成IOOmM四丁基
氫氧化銨溶液。4、採用 DIONEX 公司 ICS-90 Ion Chromatography System 的離子色譜儀。陽離子 交換柱為 DIONEX 公司 Ionpac CS12A 4X250mm。抑制器為 DIONEX 公司 CMMS 300 4mm。電 導檢測器為 DIONEX 公司 DS 5 DETECTION STABILIZER (MODEL DS 5)。首先進行基線測繪，打開儀器電源開關，在泵的驅動下，淋洗液經進樣閥、陽離子 交換柱、抑制器、電導檢沒池，最後進入再生液瓶中。再生液瓶子為密閉的，由於有淋洗液 流路的液體進入再生液瓶中，利用其壓力將再生液通過其流路進入抑制器，在抑制器中將 淋洗液中強酸中和生成水，再生液最後進入廢液。通過抑制器後的淋洗液電導值大大降低， 待儀器穩定後，將標樣注入進樣閥，標樣在淋洗液推動下進入陽離子交換柱，通過各金屬離 子與色譜柱不斷吸附，洗脫，達到分離，進入抑制器，將淋洗液中的強酸中和，並增強各金屬 離子的信號，之後進入電導檢測器，標樣被檢測，並以譜圖形式由計算機輸出，從各金屬離 子測定結果得出Li+的相對標準偏差0. 10%, Na+的相對標準偏差1. 22%，K+的相對標準偏 差2. 38%，Mg2+的相對標準偏差2. 81%，Ca2+的相對標準偏差0. 56%，Ba2+的相對標準偏差 0. 84%，均滿足分析要求。二、再按以下步驟進行操作 (1)配製試樣S溶液
稱取幹品染料S Ig左右，置於IOOmL潔淨的燒杯中，加入IOmL混酸Al，緩慢加熱，直至 黃煙基本消失，樣品呈黑碳狀。待樣品冷卻後再加入30mL雙氧水01，緩慢加熱至試樣完全 消解而得到無色或微黃色液體，冷卻至室溫。加去離子水溶解稀釋，搖勻備用。(2)配製空白溶液
在IOOmL潔淨的燒杯中，加入IOmL混酸Al，緩慢加熱，直至黃煙消失。冷卻後再加入 30mL雙氧水01，緩慢加熱至幹，冷卻至室溫。加去離子水溶解稀釋，搖勻備用，此為空白溶 液。(3)配製一系列已知濃度的Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+標樣溶液
分別吸取少量準備工作中配製好的各金屬離子標樣母液，用去離子水稀釋，配製成下 表1系列標樣
權利要求
一種同時分析染料中多種微量金屬離子的離子色譜法，其特徵在於所述的方法包括以下步驟(1)稱取幹品染料試樣S，加入混酸溶液A1，在加熱下將樣品消解，冷卻後再加入氧化劑O1，再緩慢加熱將樣品氧化，完全變成水和二氧化碳，待冷卻後將殘渣溶解配製成試樣S溶液；(2)配製空白溶液；(3)配製與待測離子種數相對應的已知濃度的金屬離子標樣溶液；(4)通過離子色譜儀，空白溶液被檢測，以譜圖形式輸出，其中離子色譜儀的淋洗液為E，再生液為R；(5)試樣S溶液也經同樣的流路被檢測，輸出譜圖；(6)再依次使用金屬離子標樣溶液代替試樣S溶液，重複上述步驟(2)，得到一系列標樣譜圖，繪製標準工作曲線；(7)將所述試樣S溶液及空白溶液的譜圖與一系列標樣譜圖比較，按照離子色譜儀的工作原理，根據標準工作曲線，計算得出所述試樣S溶液及空白溶液中各金屬離子的含量，試樣S溶液中各金屬離子的含量分別減去空白溶液各金屬離子的含量，即得到試樣S中各金屬離子的含量；所述混酸A1為濃鹽酸和濃硝酸的混合液，其中濃鹽酸與濃硝酸的體積比為13；所述的O1為雙氧水，雙氧水濃度30%~50%；所述淋洗液E為甲烷磺酸水溶液，甲烷磺酸濃度0～0.1 mol/L ；所述再生液R為四丁基氫氧化銨水溶液，四丁基氫氧化銨濃度0.05～0.5 mol/L。
2.根據權利要求1所述的同時分析染料中微量金屬離子的離子色譜法，其特徵在於 所述淋洗液E的濃度範圍0. 01 0. 03mol/L。
3.根據權利要求1所述的同時分析染料中微量金屬離子的離子色譜法，其特徵在於 所述再生液R的濃度範圍0. 1 0. 2mol/L。
全文摘要
一種同時分析染料中多種微量金屬離子的離子色譜法，涉及染料中多種微量金屬離子的分析方法，將所述試樣S溶液及空白溶液的譜圖與一系列標樣譜圖比較，按照離子色譜儀的工作原理，根據標準工作曲線，計算得出所述試樣S溶液及空白溶液中各金屬離子的含量，試樣S溶液中各金屬離子的含量分別減去空白溶液各金屬離子的含量，即得到試樣S中各金屬離子的含量。本發明簡便易操作，分析效率高，成本低廉，易於推廣和普及；提高分析精確度，延長分析設備的使用壽命；本發明所述的測試方法靈敏度高，檢出限可達0.01mg/L。
文檔編號G01N30/96GK101949910SQ201010273180
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月7日 優先權日2010年9月7日
發明者付燕珍, 簡衛, 陳美芬 申請人:杭州吉華江東化工有限公司