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(fā)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(fā)明操作簡單，試劑儀器易得，具有良好的重復(fù)性、再現(xiàn)性和準(zhǔn)確度，能快速準(zhǔn)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(shù)】
[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(lǐng)域中，常見的Cr(VI)使用例如鉻酸可用于電化學(xué)工業(yè)，鉻酸鉛可用于色素著色，及以鉻酸鈉可用于冷卻水循環(huán)系統(tǒng)如吸熱泵、工業(yè)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)主要用于塑料的著色、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(jié)構(gòu)，也廣泛地應(yīng)用于裝飾用塑料燈具中。但六價鉻為吞入性毒物/吸入性有毒物質(zhì)，皮膚接觸可致敏、致遺傳性基因缺陷，吸入可致癌，對環(huán)境有持久危險(xiǎn)性。歐盟ROHS指令(《關(guān)于在電子電器設(shè)備中限制使用某些有毒有害物質(zhì)的指令》)和中國實(shí)施的《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法》明確規(guī)定了相關(guān)產(chǎn)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(jīng)獲得高度精確，但歸因于聚合物及電子元器件中的高度復(fù)雜材料和多變基質(zhì)，對其中Cr(VI)的定量分析依然困難且不精確。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)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-射線熒光光譜分析樣品以確定基質(zhì)。該方法雖然針對性強(qiáng)，但十分繁雜且對試驗(yàn)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，所述方法只限于提取可溶于聚合物的Cr(VI)，不溶性Cr(VI)化合物無法使用該提取方法進(jìn)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(zhǔn)確地分析聚合物及電子元器件中Cr(VI)是當(dāng)前化學(xué)分析領(lǐng)域的一個重要課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的之一在于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(jìn)行顯色，通過比對Cr(VI)標(biāo)準(zhǔn)液的工作曲線，測量在樣品中提取出的Cr(VI)的含量。
[0006]為達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)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以及磷酸緩沖液；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(xù)沖洗容器三次，濾液合并沖洗液轉(zhuǎn)入容量瓶中，定容；
[0011](d)取步驟(C)所得定容后溶液80-98%，在其中加入二苯卡巴肼溶液并均勻混合，緩慢加入H2SO4溶液并調(diào)節(jié)pH至2±0.5，所得溶液轉(zhuǎn)移至容量瓶中，定容，靜置5-10分鐘使顏色充分變化；
[0012](e)制備Cr標(biāo)準(zhǔn)液和空白樣品，用UV測量其在540nm處的吸收率并繪制工作曲線，測量樣品的吸收率，對比工作曲線從而進(jìn)行定量分析。
[0013]本發(fā)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于:加熱攪拌裝置、濾膜、天平、PH計(jì)、溫度計(jì)和UV分光光度計(jì)。由此可見，本發(fā)明操作簡單，試劑儀器易得，具有重復(fù)性、再現(xiàn)性和準(zhǔn)確度，能快速準(zhǔn)確地分析聚合物及電子元器件中六價鉻含量。
[0014]測量前所述樣品置于不含不銹鋼的容器中，于15-25°C、45_75%濕度下保存，優(yōu)選為15-20°C、45-60%濕度。所述樣品被磨成可穿過500m篩網(wǎng)的粉末供測試。隨后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(zhì)量g、Na2CO3的質(zhì)量g和水體積L的比例為20:30:1。所用NaOH、Na2CO3為分析純，于20 — 25°C密封保存。所述消化溶液于20 - 25°C保存于聚乙烯瓶中，并且每月更新，消化溶液在使用前必須檢查其pH值，其值須大于11.5，否則須重新配置。
[0016]任選地加入MgCl2，所用MgCl2為分析純，于20 — 25°C密封保存。加入MgCl2以防止六價鉻轉(zhuǎn)化為三價鉻，造成測量結(jié)果偏差。
[0017]所述磷酸緩沖液為K2HPO4和KH2PO4的水溶液，所用K2HPO4和KH2PO4為分析純，于20 — 25°C密封保存。且K2HPO4質(zhì)量g,KH2PO4質(zhì)量g和水體積L的比例為87.09:68.04:1。所述緩沖液pH為7。
[0018]步驟(a)中樣品的質(zhì)量g、消化溶液的體積mL、無水MgCl2的質(zhì)量g、鹽酸緩沖液的體積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(yōu)選為纖維濾膜。過濾后的濾膜必須存放于4±2°C的環(huán)境中，當(dāng)濾液中Cr(VI)的濃度過低時必須對濾膜上殘?jiān)M(jìn)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(zhì)量比65%?？刂茷V液pH在7.5±0.5，如果pH值不在此范圍內(nèi)，則必須重新萃取，如果PH—再地超過，則必須將硝酸稀釋后再使用。在此過程為使用硝酸中和消化液中的NaOH、Na2CO3,中和過程會產(chǎn)生CO2,在抽風(fēng)櫥中進(jìn)行。連續(xù)沖洗容器三次，濾液合并沖洗液并移至容量瓶定容。所述定容的體積mL與樣品質(zhì)量g的比例為100:1-5，優(yōu)選地100:2.5。
[0021]待測液與二苯卡巴肼溶液并均勻混合，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(dāng)溶液變色須重新配制。二苯卡巴肼質(zhì)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溶液并調(diào)節(jié)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(zhì)量g的比例為100:1-5，優(yōu)選地100:2.5。為了降低六價鉻的化學(xué)活性，待測物在測定前應(yīng)置于溫度1535°C、相對濕度45%-75%的環(huán)境中，并應(yīng)盡快測定。
[0022]使用K2Cr2O7配置一系列K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)液。所用K2Cr2O7為分析純，于20 — 25°C密封保存。使用K2Cr2O7配置1000mg/L的Cr(VI)溶液。再使用本領(lǐng)域技術(shù)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，最后稀釋得到Cr (VI)標(biāo)準(zhǔn)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(jù)同樣制備過程,K2Cr2O7加入量為O的溶液。使用UV比色法測定標(biāo)準(zhǔn)溶液和空白液在波長540nm處的吸收，并用修正的吸收率值繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。
[0023]在波長540nm處測量樣品的吸收率，與工作曲線進(jìn)行比對，得出Cr(VI)濃度，從而計(jì)算樣品中Cr(VI)的含量。
[0024]采用堿液萃取樣品中Cr (VI)，調(diào)節(jié)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(yīng)生成紅紫色絡(luò)合物，在波長540nm處進(jìn)行UV比色法定量。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)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復(fù)性和準(zhǔn)確性良好等有益效果，無需使用X-射線熒光光譜分析等昂貴復(fù)雜儀器和難以獲得的試劑，使用經(jīng)濟(jì)易得的儀器試劑，具有重復(fù)性、再現(xiàn)性和準(zhǔn)確度，解決了聚合物及電子元器件中的六價鉻含量測定領(lǐng)域的技術(shù)問題。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實(shí)施例如下:
[0027]實(shí)施例1
[0028]樣品的準(zhǔn)備
[0029]樣品保存于溫度20°C、濕度60%的環(huán)境中，取約5g樣品置于不含不銹鋼的容器中，使用粉碎機(jī)研磨樣品，得粉末。取500m篩網(wǎng)，粉末過篩，取可穿過500m篩網(wǎng)的粉末。
[0030]磷酸緩沖液的制備
[0031]在20 °C 密封保存的 K2HPO4 和 KH2PO415 在 700mL 水中溶解 87.09gK2HP04 和68.(MgKH2PO4，轉(zhuǎn)移至容量瓶中，定容至1L。
[0032]消化溶液的制備
[0033]取于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。所述消化溶液于20°C保存于聚乙烯瓶中。
[0034]二苯卡巴肼溶液的制備
[0035]在50mL丙酮中溶解250mg 二苯卡巴肼，混合均勻，所得溶液儲存于棕色瓶中。
[0036]標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的制作
[0037]取于20°C密封保存的分析純K2Cr2072.829g溶于水中，稀釋且定容至1L，即得到1000mg/mL Cr(VI)溶液，該溶液存放于20°C。取上述配制的溶液IOmL于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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)液[0039]所述空白液為依據(jù)同樣制備過程，K2Cr2O7加入量為O的溶液。使用UV比色法測定標(biāo)準(zhǔn)溶液和空白液在波長540nm處的吸收，并用修正的吸收率值繪制標(biāo)準(zhǔn)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(yù)先加入至90°C，稱取2.5g過篩完畢的樣品粉末于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磷酸緩沖液。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，過濾后的濾膜存放于4°C的環(huán)境中。將盛有濾液的錐形瓶置于抽風(fēng)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(xù)沖洗容器三次，濾液合并沖洗液移入IOOmL容量瓶中，定容。移取95mL所得溶液，加入2mL 二苯卡巴肼溶液并混合均勻，緩慢加入H2SO4溶液并調(diào)節(jié)pH至2±0.5，轉(zhuǎn)移至干凈的IOOmL容量瓶中并定容，靜置5_10分鐘使顏色充分變化。待測物在測定前置于溫度120°C、相對濕度60%的環(huán)境中.[0042]樣品溶液顏色充分變化后，用UV測量在540nm處的吸收率，與標(biāo)準(zhǔn)工作曲線進(jìn)行對比，計(jì)算樣品中Cr(VI)的含量。
[0043]重復(fù)性試驗(yàn)
[0044]同一實(shí)驗(yàn)室對同一樣本取8份分別進(jìn)行測定，樣品中Cr(VI)的含量測試結(jié)果見表
1
[0045]表1對樣品8次平行測定實(shí)驗(yàn)結(jié)果
【權(quán)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以及磷酸緩沖液；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(xù)沖洗容器三次，濾液合并沖洗液轉(zhuǎn)入容量瓶中，定容； (d)取步驟(c)所得定容后溶液80-98%，在其中加入二苯卡巴肼溶液并均勻混合，緩慢加入H2SO4溶液并調(diào)節(jié)pH至2±0.5，所得溶液轉(zhuǎn)移至容量瓶中，定容，靜置5-10分鐘使顏色充分變化； (e)制備Cr標(biāo)準(zhǔn)液和空白樣品，用UV測量其在540nm處的吸收率并繪制工作曲線，測量樣品的吸收率，對比工作曲線從而進(jìn)行定量分析。
2.權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于，其中所述樣品被磨成可穿過500m篩網(wǎng)的粉末供測試。
3.權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于，其中所述消化溶液為NaOH與Na2CO3的混合水溶液，且NaOH質(zhì)量g、Na2CO3的質(zhì)量g和水體積L的比例為20:30:1。
4.權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于，其中所述磷酸緩沖液為K2HPO4和KH2PO4的水溶液，且K2HP04質(zhì)量g、KH2P04質(zhì)量g和水體積L的比例為87.09:68.04:1。
5.權(quán)利要求1-4所述的分析方法，其特征在于，其中樣品的質(zhì)量g、消化溶液的體積mL、無水MgCl2的質(zhì)量g、磷酸緩沖液的體積mL的比例為2.5:50:0.4:0.5。
6.權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于，其中所述濾膜為纖維濾膜或聚碳酸酯濾膜，優(yōu)選為纖維濾膜。
7.權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于，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(zhì)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(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于，其中所述定容的體積mL與樣品質(zhì)量g的比例為100:1-5，優(yōu)選地100:2.5。
9.權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于，其中所述的Cr標(biāo)準(zhǔn)液為一系列不同濃度的K2Cr2O7水溶液，所述Cr標(biāo)準(zhǔn)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(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】王生兵 申請人:昆山洛丹倫生物科技有限公司