本發(fā)明涉及一種塑料助劑中硅元素的微波消解-電感耦合等離子發(fā)射光譜檢測方法，屬于化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

塑料助劑廣泛被用于不同領(lǐng)域如涂料、油漆、木塑、型材、管材、板材等，有助改善塑料的加工性、可塑性、耐熱性等優(yōu)點(diǎn)。含有硅元素的塑料助劑如滑石粉、沸石更是傳統(tǒng)上普遍應(yīng)用在涂料及PVC穩(wěn)定劑里。此類助劑對于產(chǎn)地的變化，元素含量也參差不齊，造成產(chǎn)品管控上的難度。電感藕合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES)在測定金屬元素或無機(jī)物上是最佳的方式之一，然而樣品前期消解稀釋過程是被不可忽略的。目前現(xiàn)有的堿溶、酸溶方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。堿溶方法對硅元素的消解并不徹底，檢測結(jié)果不準(zhǔn)確，重復(fù)性差。此前的酸溶方法對硅元素的消解多是用于礦業(yè)及電子行業(yè)，所采用的酸溶組合復(fù)雜并無系統(tǒng)性篩選，并且采用了大量的強(qiáng)腐蝕性的氫氟酸消解，提高了操作員及儀器對強(qiáng)酸性的氣體的接觸，降低了安全度，并不適用于長期操作。此研究可在眾多方法中挑選出適合及精準(zhǔn)的程序，并且減少儀器損耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：提出一種克服現(xiàn)有高硅元素的塑料助劑的檢測方式低重復(fù)性及準(zhǔn)確性問題的塑料助劑中硅元素的微波消解-電感耦合等離子發(fā)射光譜檢測方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是：一種塑料助劑中硅元素的微波消解-電感耦合等離子發(fā)射光譜檢測方法，包括如下步驟：

(1)準(zhǔn)確稱取不大于0.10g樣品于消解罐中，加入消解液體，所述消解液體為質(zhì)量比為1:9的氫氟酸和硝酸，搖勻上緊消解罐，置于微波消解儀中；

(2)按照下例中微波消解程序進(jìn)行微波消解，消解結(jié)束取出，冷卻；微波消解程序如下：

(3)搖勻過濾至100ml聚四氟乙烯容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度后，待測；

(4)標(biāo)準(zhǔn)溶液制備：硅標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為0、10、20、50、100mg/L于聚四氟乙烯容量瓶中，以蒸餾水稀釋至刻度、搖勻，供制備標(biāo)準(zhǔn)曲線；

(5)根據(jù)下述條件設(shè)定電感耦合等離子發(fā)射光譜儀器，并設(shè)定電感耦合等離子發(fā)射光譜硅元素分析線為251.611nm，電感耦合等離子發(fā)射光譜儀器條件如下：

(6)依次將試劑空白，標(biāo)準(zhǔn)溶液，樣品空白，待測樣品溶液導(dǎo)入發(fā)射光譜儀中測量，利用譜線強(qiáng)度和溶液濃度的關(guān)系，儀器自動(dòng)繪制工作曲線并計(jì)算分析硅元素的含量結(jié)果。

優(yōu)選的，所述步驟2中氫氟酸為1mL、硝酸為9mL。

優(yōu)選的，所述微波消解儀為安東帕Multiwave 3000微波消解儀。

優(yōu)選的，所述電感耦合等離子發(fā)射光譜儀器為珀金埃爾默Perkin Elmer7000DV等離子發(fā)射光譜ICP-AES。

有益效果：

電感藕合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES)由于其靈敏及精準(zhǔn)的測定，廣泛的用于不同領(lǐng)域的金屬元素檢驗(yàn)中。塑料助劑也是其一范圍中?；窘饘僭匾话阋孟跛峋涂蛇_(dá)到消解并進(jìn)行鑒定，方法相對簡易。本發(fā)明針對塑料添加劑中的高硅含量在采取了不同的微波消解方式進(jìn)行了研究。消解方式分為：硝酸、氫氧化鈉、酸堿混合和氫氟酸/硝酸混合，之后才以電感藕合等離子體發(fā)射光譜測定其中硅含量。由于氫氟酸乃強(qiáng)酸、強(qiáng)腐蝕，本發(fā)明也對此進(jìn)行了氫氟酸/硝酸比例的調(diào)整來對比。氫氟酸和硝酸混合消解法對于高硅含量的樣品，分析線為251.611nm，精準(zhǔn)度及重復(fù)性最佳，回收率也最為準(zhǔn)確達(dá)到94-98％。并且發(fā)現(xiàn)氫氟酸/硝酸比例2：8和1：9所得的效果基本一致，后者更為適合引用，對于設(shè)備也可降低維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)。

由于本發(fā)明中采用了較少的氫氟酸比例來進(jìn)行消解，氫氟酸/硝酸比例1：9，所以在能確保樣品的硅元素徹底消解之余也能進(jìn)一步降低氫氟酸對消解設(shè)備及電感耦合等離子發(fā)射光譜儀的零件的腐蝕，從而減少設(shè)備損耗。本發(fā)明也由于采用了較低干擾的硅元素分析線(251.611nm)及測試參數(shù)，所以提高了檢測方式低重復(fù)性及準(zhǔn)確性。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

1、儀器

安東帕Multiwave 3000微波消解儀；珀金埃爾默Perkin Elmer7000DV等離子發(fā)射光譜(ICP-AES)；梅特勒-托利多MS204S電子天平

2、試劑與標(biāo)準(zhǔn)溶液

氫氧化鈉(分析純；300g/L)；氫氟酸(分析純)；硝酸(分析純)；鹽酸(分析純)；硅元素標(biāo)準(zhǔn)溶液1000mg/L(GSB04-1752-2004(a)；購自國家有色金屬及電子材料分析測試中心)；實(shí)驗(yàn)用水為蒸餾水。

3、實(shí)驗(yàn)樣品

滑石粉(江西高峰)

4、微波消解方法

準(zhǔn)確稱取不大于0.10g樣品于消解罐中，加入消解液體(見表1)，搖勻上緊消解罐，置于微波消解儀中。按照設(shè)定的微波消解程序(見表2&3)進(jìn)行微波消解，消解結(jié)束取出，冷卻。搖勻過濾至100ml聚四氟乙烯容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度。同時(shí)隨試樣做空白。本實(shí)驗(yàn)選擇不同的消解液進(jìn)行優(yōu)化，見表1

表1消解液體的選擇

注：*先以氫氧化鈉微波消解，取出后才加入酸中和。

5、標(biāo)準(zhǔn)溶液制備

硅標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為0、10、20、50、100mg/L于聚四氟乙烯容量瓶中，以蒸餾水稀釋至刻度、搖勻，供制備標(biāo)準(zhǔn)曲線用。

6、儀器設(shè)定

6.1微波消解儀設(shè)定

表2 Multiwave 3000消解程序(消解組合A、B、C)

表3 Multiwave 3000消解程序(消解組合D、E、F)

6.2等離子發(fā)射光譜設(shè)定

按照儀器的操作規(guī)程及工作條件調(diào)整儀器(見表4)，待儀器穩(wěn)定后依次將試劑空白，標(biāo)準(zhǔn)溶液，樣品空白，待測樣品溶液導(dǎo)入發(fā)射光譜儀中測量，利用譜線強(qiáng)度和溶液濃度的關(guān)系，儀器自動(dòng)繪制工作曲線并計(jì)算分析結(jié)果。

表4 Perkin Elmer7000DV儀器條件

7、元素測定結(jié)果分析

等離子發(fā)射光譜選擇硅元素的兩條分析線：251.611nm和288.158nm也進(jìn)行了對比，判斷出干擾性最小的分析線為合適。從6組不同的消解方式結(jié)果來分析，氫氟酸/硝酸的兩組(E和F)測定值是最高的，并且重復(fù)性也是最佳，SD值均在0.15％以內(nèi)。此外，氫氟酸/硝酸比例2：8和1：9所得的效果基本一致，后者更為適合引用，對于設(shè)備也可降低維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)。兩條分析線所檢測的數(shù)據(jù)，251.611nm的結(jié)果相對穩(wěn)定，SD值在0.05％以內(nèi)。

純硝酸消解的組合(D)相較于其他組合所獲得的結(jié)果的最差，基本檢驗(yàn)不到含硅元素的數(shù)據(jù)。該現(xiàn)象可以推斷為，滑石粉中的二氧化硅在硝酸無法被消解成液體，在消解過濾中也發(fā)現(xiàn)許多白色沉淀物。

酸堿混合組合(B和C)所獲得的硅元素測量值也偏低，而且數(shù)據(jù)也飄浮不定，并不適合應(yīng)用于含硅元素的塑料添加劑的消解方式。氫氧化鈉較于氫氟酸/硝酸組合的硅元素檢測數(shù)據(jù)略低，但比起其他消解方來得更佳。

表5消解組合硅元素測量值

7.1重復(fù)性及加標(biāo)回收試驗(yàn)

同樣程序制備出F消解組合，進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)并定量加入待測元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行回收率試驗(yàn)，回收率在94-98％之間。采用251.611nm的分析線結(jié)果顯示，其回收率比288.158nm略微高及準(zhǔn)確度更高。重復(fù)試驗(yàn)的硅含量在251.611nm結(jié)果：10.34％(參考表5；F組合平均值)對比10.81％(參考表6；平均值(標(biāo)樣0wt％))，達(dá)到了95.6％的重復(fù)概率。

方程式1：

表6回收率測試

本發(fā)明的不局限于上述實(shí)施例所述的具體技術(shù)方案，凡采用等同替換形成的技術(shù)方案均為本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。