聚合物及電子元器件中六價鉻含量的定量分析方法

2023-10-23 00:22:42 1

聚合物及電子元器件中六價鉻含量的定量分析方法
【專利摘要】本發明涉及一種聚合物及電子元器件中六價鉻Cr(VI)含量的定量分析方法，其通過對樣品的稱取、消化、過濾、酸化、顯色和對比工作曲線等步驟使用紫外光譜測量聚合物及電子零件中六價鉻含量。本發明操作簡單，試劑儀器易得，具有良好的重複性、再現性和準確度，能快速準確地分析聚合物及電子元器件中六價鉻含量。
【專利說明】聚合物及電子元器件中六價鉻含量的定量分析方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及聚合物及電子元器件中六價鉻含量的定量分析方法，更具體地，涉及使用紫外光譜測量聚合物及電子零件中六價鉻含量的定量分析方法。
【背景技術】
[0002]六價鉻Cr(VI)對人體有害，其化合物包括可溶性的鉻酸鹽和重鉻酸鹽，如重鉻酸鈉、重鉻酸鉀、重鉻酸銨、鉻酸鈉、鉻酸鉀以及不溶性的鉻酸鹽，如鉻酸鉛、鑰鉻紅、鉛鉻黃等。Cr(VI)用途很多，在電子元器件領域中，常見的Cr(VI)使用例如鉻酸可用於電化學工業，鉻酸鉛可用於色素著色，及以鉻酸鈉可用於冷卻水循環系統如吸熱泵、工業用冷凍庫及冰箱熱交換器中的防腐蝕劑。在聚合物材料中Cr(VI)主要用於塑料的著色、金屬化處理、刻蝕以及某些功能的獲得，同時Cr(VI)具有良好的電子層結構，也廣泛地應用於裝飾用塑料燈具中。但六價鉻為吞入性毒物/吸入性有毒物質，皮膚接觸可致敏、致遺傳性基因缺陷，吸入可致癌，對環境有持久危險性。歐盟ROHS指令(《關於在電子電器設備中限制使用某些有毒有害物質的指令》)和中國實施的《電子信息產品汙染控制管理辦法》明確規定了相關產品中六價鉻的限量要求。
[0003]目前對電鍍槽、水樣和大氣中Cr(VI)的定量分析已經獲得高度精確，但歸因於聚合物及電子元器件中的高度複雜材料和多變基質，對其中Cr(VI)的定量分析依然困難且不精確。由此可見，現有技術方法缺少精確性。
[0004]CN101375154公開了一種測量電子元件和組件中六價鉻的方法，該方法在Cr(VI)測定之前使用X-射線螢光光譜分析樣品以確定基質。該方法雖然針對性強，但十分繁雜且對試驗儀器要求較高。CN102494926公開了一種在聚合物材料中提取六價鉻化合物的方法，然而，所述方法只限於提取可溶於聚合物的Cr(VI)，不溶性Cr(VI)化合物無法使用該提取方法進行測定，因而對判斷聚合物中Cr(VI)毒性有害無益。由此可見，準確地分析聚合物及電子元器件中Cr(VI)是當前化學分析領域的一個重要課題。

【發明內容】

[0005]針對現有技術中存在的問題，本發明的目的之一在於提供一種聚合物及電子元器件中六價鉻含量的定量分析方法。其通過對樣品的稱取、消化、過濾、酸化、顯色和對比工作曲線等步驟使用紫外光譜測量聚合物及電子零件中六價鉻含量，使用二苯卡巴肼對Cr(VI)進行顯色，通過比對Cr(VI)標準液的工作曲線，測量在樣品中提取出的Cr(VI)的含量。
[0006]為達成上述目的，本發明採用以下技術方案:
[0007]—種聚合物及電子元器件中六價鉻含量的定量分析方法，其包括以下步驟:
[0008](a)稱取樣品，加入消化溶液，任選地加入無水MgCl2以及磷酸緩衝液；保持溫度在90-95 °C下攪拌60min，冷卻至室溫；
[0009](b)使用0.45微米濾膜在真空過濾器上過濾至錐形瓶中；
[0010](c)所得濾液在攪拌下慢慢滴入濃硝酸，控制pH在7.5 ± 0.5，連續衝洗容器三次，濾液合併衝洗液轉入容量瓶中，定容；
[0011](d)取步驟(C)所得定容後溶液80-98%，在其中加入二苯卡巴肼溶液並均勻混合，緩慢加入H2SO4溶液並調節pH至2±0.5，所得溶液轉移至容量瓶中，定容，靜置5-10分鐘使顏色充分變化；
[0012](e)製備Cr標準液和空白樣品，用UV測量其在540nm處的吸收率並繪製工作曲線，測量樣品的吸收率，對比工作曲線從而進行定量分析。
[0013]本發明通過大量研究確定了使用上述步驟可以簡單精確的測量聚合物及電子元器件中六價鉻的含量。所述方法使用的儀器包括但不限於:加熱攪拌裝置、濾膜、天平、PH計、溫度計和UV分光光度計。由此可見，本發明操作簡單，試劑儀器易得，具有重複性、再現性和準確度，能快速準確地分析聚合物及電子元器件中六價鉻含量。
[0014]測量前所述樣品置於不含不鏽鋼的容器中，於15-25°C、45_75%溼度下保存，優選為15-20°C、45-60%溼度。所述樣品被磨成可穿過500m篩網的粉末供測試。隨後往樣品中加入消化溶液。
[0015]所述消化溶液為NaOH與Na2CO3的混合水溶液，且NaOH質量g、Na2CO3的質量g和水體積L的比例為20:30:1。所用NaOH、Na2CO3為分析純，於20 — 25°C密封保存。所述消化溶液於20 - 25°C保存於聚乙烯瓶中，並且每月更新，消化溶液在使用前必須檢查其pH值，其值須大於11.5，否則須重新配置。
[0016]任選地加入MgCl2，所用MgCl2為分析純，於20 — 25°C密封保存。加入MgCl2以防止六價鉻轉化為三價鉻，造成測量結果偏差。
[0017]所述磷酸緩衝液為K2HPO4和KH2PO4的水溶液，所用K2HPO4和KH2PO4為分析純，於20 — 25°C密封保存。且K2HPO4質量g,KH2PO4質量g和水體積L的比例為87.09:68.04:1。所述緩衝液pH為7。
[0018]步驟(a)中樣品的質量g、消化溶液的體積mL、無水MgCl2的質量g、鹽酸緩衝液的體積mL的比例為2.5:50:0.4:0.5。
[0019]步驟(b)中所述濾膜為纖維濾膜或聚碳酸酯濾膜，優選為纖維濾膜。過濾後的濾膜必須存放於4±2°C的環境中，當濾液中Cr(VI)的濃度過低時必須對濾膜上殘渣進行回收，分析是否含有未提取出來的Cr (VI)。
[0020]所得濾液在攪拌下慢慢滴入濃硝酸，該濃硝酸為分析純硝酸(HNO3)，密度1.40g/L,質量比65%。控制濾液pH在7.5±0.5，如果pH值不在此範圍內，則必須重新萃取，如果PH—再地超過，則必須將硝酸稀釋後再使用。在此過程為使用硝酸中和消化液中的NaOH、Na2CO3,中和過程會產生CO2,在抽風櫥中進行。連續衝洗容器三次，濾液合併衝洗液並移至容量瓶定容。所述定容的體積mL與樣品質量g的比例為100:1-5，優選地100:2.5。
[0021]待測液與二苯卡巴肼溶液並均勻混合，所述二苯卡巴肼溶液為二苯卡巴肼丙酮溶液，該溶液儲存在棕色瓶中，當溶液變色須重新配製。二苯卡巴肼質量mg與丙酮體積mL的比例為250:50。所加入的二苯卡巴肼溶液與待測試液的體積比為2:100。緩慢加AH2SO4溶液並調節pH至2±0.5，定容，靜置5-10分鐘使顏色充分變化。所述定容的體積mL與樣品質量g的比例為100:1-5，優選地100:2.5。為了降低六價鉻的化學活性，待測物在測定前應置於溫度1535°C、相對溼度45%-75%的環境中，並應儘快測定。
[0022]使用K2Cr2O7配置一系列K2Cr2O7標準液。所用K2Cr2O7為分析純，於20 — 25°C密封保存。使用K2Cr2O7配置1000mg/L的Cr(VI)溶液。再使用本領域技術人員熟知的階梯稀釋法，將上述1000mg/L的Cr (VI)溶液稀釋至10mg/L，最後稀釋得到Cr (VI)標準液，其濃度分別為0.1mg/L、0.5mg/L、lmg/L、2mg/L、5mg/L。所述空白液為依據同樣製備過程,K2Cr2O7加入量為O的溶液。使用UV比色法測定標準溶液和空白液在波長540nm處的吸收，並用修正的吸收率值繪製標準工作曲線。
[0023]在波長540nm處測量樣品的吸收率，與工作曲線進行比對，得出Cr(VI)濃度，從而計算樣品中Cr(VI)的含量。
[0024]採用鹼液萃取樣品中Cr (VI)，調節萃取液pH，在酸性條件下加入二苯卡巴肼溶液，溶液中Cr (VI)與二苯卡巴肼反應生成紅紫色絡合物，在波長540nm處進行UV比色法定量。
[0025]與現有技術相比，本發明針對聚合物及電子元器件中的六價鉻含量測定，具有操作簡單、儀器試劑易得同時重複性和準確性良好等有益效果，無需使用X-射線螢光光譜分析等昂貴複雜儀器和難以獲得的試劑，使用經濟易得的儀器試劑，具有重複性、再現性和準確度，解決了聚合物及電子元器件中的六價鉻含量測定領域的技術問題。
【具體實施方式】
[0026]為更好地說明本發明，便於理解本發明的技術方案，本發明的典型但非限制性的實施例如下:
[0027]實施例1
[0028]樣品的準備
[0029]樣品保存於溫度20°C、溼度60%的環境中，取約5g樣品置於不含不鏽鋼的容器中，使用粉碎機研磨樣品，得粉末。取500m篩網，粉末過篩，取可穿過500m篩網的粉末。
[0030]磷酸緩衝液的製備
[0031]在20 °C 密封保存的 K2HPO4 和 KH2PO415 在 700mL 水中溶解 87.09gK2HP04 和68.(MgKH2PO4，轉移至容量瓶中，定容至1L。
[0032]消化溶液的製備
[0033]取於20°C密封保存的分析純NaOH、Na2CO30在IL容量瓶中溶解20gNa0H和30gNa2CO3，稀釋至刻度線定容。所述消化溶液於20°C保存於聚乙烯瓶中。
[0034]二苯卡巴肼溶液的製備
[0035]在50mL丙酮中溶解250mg 二苯卡巴肼，混合均勻，所得溶液儲存於棕色瓶中。
[0036]標準工作曲線的製作
[0037]取於20°C密封保存的分析純K2Cr2072.829g溶於水中，稀釋且定容至1L，即得到1000mg/mL Cr(VI)溶液，該溶液存放於20°C。取上述配製的溶液IOmL於IOOmL的容量瓶中，稀釋至IOOml,得10mg/L的Cr溶液。
[0038]移取ImL上述10mg/L的Cr溶液至IOOmL容量中，定容，得0.lmg/L的Cr標準液；移取5mL上述10mg/L的Cr溶液至IOOmL容量中，定容，得0.5mg/L的Cr標準液；移取IOmL上述10mg/L的Cr溶液至IOOml容量中，定容，得lmg/L的Cr標準液；移取20mL上述IOmg/L的Cr溶液至IOOml容量中，定容，得2mg/L的Cr標準液；移取50mL上述10mg/L的Cr溶液至IOOmL容量中，定容，得5mg/L的Cr標準液[0039]所述空白液為依據同樣製備過程，K2Cr2O7加入量為O的溶液。使用UV比色法測定標準溶液和空白液在波長540nm處的吸收，並用修正的吸收率值繪製標準工作曲線。
[0040]電子元器件中六價鉻含量的定量分析
[0041]加熱器預先加入至90°C，稱取2.5g過篩完畢的樣品粉末於250mL錐形瓶中，往錐形瓶中加入50mL消化溶液，加入的無水0.4gMgCl2以及0.5mL磷酸緩衝液。保持溫度在90 - 95°C下攪拌60min，冷卻至室溫。使用0.45微米纖維濾膜在真空過濾器上過濾至錐形瓶中，過濾後的濾膜存放於4°C的環境中。將盛有濾液的錐形瓶置於抽風櫥中的攪拌器上，在攪拌下慢慢滴入濃硝酸，控制pH在7.5±0.5，連續衝洗容器三次，濾液合併衝洗液移入IOOmL容量瓶中，定容。移取95mL所得溶液，加入2mL 二苯卡巴肼溶液並混合均勻，緩慢加入H2SO4溶液並調節pH至2±0.5，轉移至乾淨的IOOmL容量瓶中並定容，靜置5_10分鐘使顏色充分變化。待測物在測定前置於溫度120°C、相對溼度60%的環境中.[0042]樣品溶液顏色充分變化後，用UV測量在540nm處的吸收率，與標準工作曲線進行對比，計算樣品中Cr(VI)的含量。
[0043]重複性試驗
[0044]同一實驗室對同一樣本取8份分別進行測定，樣品中Cr(VI)的含量測試結果見表
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[0045]表1對樣品8次平行測定實驗結果
【權利要求】
1.一種聚合物及電子元器件中六價鉻含量的定量分析方法，其包括以下步驟: (a)稱取樣品，加入消化溶液，任選地加入無水MgCl2以及磷酸緩衝液；保持溫度在90-95 °C下攪拌60min，冷卻至室溫； (b)使用0.45微米濾膜在真空過濾器上過濾至錐形瓶中； (c)所得濾液在攪拌下慢慢滴入濃硝酸，控制pH在7.5±0.5，連續衝洗容器三次，濾液合併衝洗液轉入容量瓶中，定容； (d)取步驟(c)所得定容後溶液80-98%，在其中加入二苯卡巴肼溶液並均勻混合，緩慢加入H2SO4溶液並調節pH至2±0.5，所得溶液轉移至容量瓶中，定容，靜置5-10分鐘使顏色充分變化； (e)製備Cr標準液和空白樣品，用UV測量其在540nm處的吸收率並繪製工作曲線，測量樣品的吸收率，對比工作曲線從而進行定量分析。
2.權利要求1所述的分析方法，其特徵在於，其中所述樣品被磨成可穿過500m篩網的粉末供測試。
3.權利要求1所述的分析方法，其特徵在於，其中所述消化溶液為NaOH與Na2CO3的混合水溶液，且NaOH質量g、Na2CO3的質量g和水體積L的比例為20:30:1。
4.權利要求1所述的分析方法，其特徵在於，其中所述磷酸緩衝液為K2HPO4和KH2PO4的水溶液，且K2HP04質量g、KH2P04質量g和水體積L的比例為87.09:68.04:1。
5.權利要求1-4所述的分析方法，其特徵在於，其中樣品的質量g、消化溶液的體積mL、無水MgCl2的質量g、磷酸緩衝液的體積mL的比例為2.5:50:0.4:0.5。
6.權利要求1所述的分析方法，其特徵在於，其中所述濾膜為纖維濾膜或聚碳酸酯濾膜，優選為纖維濾膜。
7.權利要求1所述的分析方法，其特徵在於，其中所述二苯卡巴肼溶液為二苯卡巴肼丙酮溶液，且二苯卡巴肼質量mg與丙酮體積mL的比例為250:50 ;所加入的二苯卡巴肼溶液與待測試液的體積比為2:100。
8.權利要求1所述的分析方法，其特徵在於，其中所述定容的體積mL與樣品質量g的比例為100:1-5，優選地100:2.5。
9.權利要求1所述的分析方法，其特徵在於，其中所述的Cr標準液為一系列不同濃度的K2Cr2O7水溶液，所述Cr標準液和空白樣品中K2Cr2O7的濃度分別為0.1mg/L、0.5mg/L、lmg/L、2mg/L、5mg/L、0mg/Lo
【文檔編號】G01N21/31GK103852434SQ201410114918
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月26日 優先權日:2014年3月26日
【發明者】王生兵 申請人:崑山洛丹倫生物科技有限公司