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专利名称：聚合物树脂中金属元素含量的测定方法
技术领域：
本发明涉及化学分析领域，具体而言涉及一种聚合物树脂中金属元素含量的测定方法。
背景技术：
聚合物合成过程中一般需要在催化剂的催化作用进行，催化剂中起催化作用的主要是负载在载体上的金属元素，并且随着聚合反应的进行催化剂往往夹杂在聚合物中，因此，通过测定聚合物中的金属含量可以间接的得出这些产物聚合过程中的催化剂含量，从而进一步研究催化剂的性能。针对聚合物树脂的样品处理传统采用加热消解，即称取一定量聚合物放入坩埚中，将坩埚至于煤气灯或电炉上缓慢加热到聚合物开始分解，点燃放出的气体。聚合物完全燃烧后使坩埚在马弗炉中以550°C ±25°C温度下灼烧30分钟，直到含碳残渣完全消除。再 用酸溶解坩埚中的残余物，赶酸、定容。这种样品处理方法耗时过长，操作条件苛刻，控制不好容易造成样品中金属元素的损失，带来很大的测量误差。

发明内容
本发明旨在提供一种聚合物树脂中金属元素含量的测定方法，以解决现有技术中金属元素含量测量结果误差大的问题。本发明提供了一种聚合物树脂中金属元素含量的测定方法，测定方法包括以下步骤S1、在原子吸收光谱仪上建立不同金属元素的浓度一吸光度标准曲线；S2、向待测聚合物树脂中添加消解液得到混合物A，采用微波消解法对混合物A进行消解得到酸液A ;S3、将酸液A加热至剩余物质呈湿盐状，利用去离子水定容制得待测溶液A ;以及S4、采用原子吸收光谱仪测定待测溶液A，得到待测溶液A中金属元素的吸光度，并根据浓度-吸光度标准曲线得到待测溶液A的金属元素浓度值Ci，根据公式C=Ci X V/M，计算得到待测聚合物树脂中金属元素的含量，其中，C表示待测聚合物树脂中金属元素的含量；Ci表示金属元素在待测溶液A中的含量；V表示待测溶液A的体积…表示待测聚合物树脂的质量。进一步地，上述步骤S3还包括将酸液A加热至剩余物质呈湿盐状，冷却至室温后加入少量双氧水，继续赶酸至再次冷却时加入双氧水无大量气泡产生。进一步地，上述步骤S4之后还包括S5、采用与步骤S2和步骤S3相同的方法在相同的处理条件下对相同体积的消解液进行处理制得待测溶液B ;S6、采用与步骤S4相同的方法测定待测溶液B中金属元素的吸光度，并根据浓度-吸光度标准曲线得到待测溶液B的金属元素浓度值CO，根据公式C=(Ci-CO) X V/M，计算得到待测聚合物树脂中金属元素的含量，其中，CO表示金属元素在消解液中的含量。进一步地，上述步骤S2和步骤S5的消解的过程中，设定消解压力为25飞ObarJg解功率为300 1000瓦，并将混合物A或消解液在2(T40min内程序升温至18(T220°C后保温10 30min。
进一步地，上述步骤S2和步骤S5的消解的过程中，设定消解压力为35 45bar、消解功率为50(Γ800瓦，并将混合物A或消解液在25 35min内程序升温至19(T210°C后保温15 25min。进一步地，上述聚合物树脂与消解液的比例为O. Γ0. 2g :8 12ml。进一步地，上述消解液选自浓硝酸、浓盐酸、浓氢氟酸、浓硫酸和双氧水组成的组中的一种或多种。进一步地，上述消解液组成为由体积比为Γ5:1的浓硝酸和双氧水组成；或者由体积比为8 10: f 2的浓硝酸和浓氢氟酸组成；或者由体积比为1、:3:(Γ 的浓盐酸、浓硝酸和双氧水组成；或者由体积比为f 3:1的浓硝酸和浓硫酸组成。进一步地，上述步骤S3包括将酸液A在聚四氟乙烯烧杯中加热。 进一步地，上述步骤SI包括S11、分别配制不同金属元素的标准溶液；S12、采用原子吸收光谱仪测定各标准溶液中金属元素的不同浓度值对应的吸光度值，建立横坐标为金属元素的浓度值、纵坐标为金属元素的吸光度值的不同金属元素的浓度一吸光度的标准曲线。本发明采用微波消解法对聚合物树脂进行消解处理，处理过程中金属没有损失，提高了测定的准确性；微波消解在3 4个小时即可完成消解，节约了处理时间，而且消解过程中所用的消解液的量很少，一般只需8 12毫升，大大减少了试剂用量，节约了测试成本，减少了对环境的污染和对人员的损伤。采用原子吸收法测定所制备的待测溶液A中的金属元素含量，并利用公式C=Ci X V/Μ计算得到聚合物树脂中金属元素的含量，分析结果的检出限可达到lppm，所需样品量�。�结果准确度高，为工艺控制起到积极的指导意义，保证了装置的安全生产，提高了催化剂及产品的质量。


说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I示出了根据本发明的Zn2+的标准曲线图；图2示出了根据本发明的Mg2+的标准曲线图；图3示出了根据本发明的Ni2+的标准曲线图；图4示出了根据本发明的Cu2+的标准曲线图；图5示出了根据本发明的K+的标准曲线图；图6示出了根据本发明的Na+的标准曲线图；图7示出了根据本发明的Fe3+的标准曲线图；图8示出了根据本发明的Ti3+的标准曲线图；图9示出了根据本发明的Mo3+的标准曲线图；图10示出了根据本发明的Al3+的标准曲线图；图11示出了根据本发明的Cr3+的标准曲线图；以及图12示出了根据本发明的Pb2+的标准曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行详细的说明，但如下实施例以及附图仅是用以理解本发明，而不能限制本发明，本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。在本发明的一种典型的实施方式中，提供了一种聚合物树脂中金属元素含量的测定方法，测定方法包括以下步骤Si、在原子吸收光谱仪上建立不同金属元素的浓度一吸光度标准曲线；S2、向待测 聚合物树脂中添加消解液得到混合物A，采用微波消解法对混合物A进行消解得到酸液A ;S3、将酸液A加热至剩余物质呈湿盐状，并利用去离子水定容制得待测溶液A ;S4、采用原子吸收光谱仪测定待测溶液A，得到待测溶液A中金属元素的吸光度，并根据浓度一吸光度标准曲线得到待测溶液A的金属元素浓度值Ci，根据公式C=Ci X V/M，计算得到待测聚合物树脂中金属元素的含量，其中，C表示待测聚合物树脂中金属元素的含量；Ci表示金属元素在待测溶液A中的含量；V表示待测溶液A的体积…表示待测聚合物树脂的质量。本发明采用微波消解法对聚合物树脂进行消解处理，处理过程中金属没有损失，提高了测定的准确性；微波消解在3 4个小时即可完成消解，节约了处理时间，而且消解过程中所用的消解液的量很少，一般只需8 12毫升，大大减少了试剂用量，节约了测试成本，减少了对环境的污染和对人员的损伤；采用原子吸收法测定所制备的待测溶液A中的金属元素含量，并利用公式C=Ci X V/Μ计算得到聚合物树脂中金属元素的含量，分析结果的检出限可达到lppm，所需样品量小，结果准确度高，为工艺控制起到积极的指导意义，保证了装置的安全生产，提高了催化剂及产品的质量。上述公式C=Ci X V/Μ中，为了便于计算，对各参数的单位进行了优�。�其中，C的单位为μ g/g ;Ci的单位为μ g/ml ；V的单位为ml ；M的单位为g。为了避免消解液对后续测量的影响，优选步骤S3还包括将酸液A加热至剩余物质呈湿盐状，冷却至室温后加入少量双氧水，继续赶酸至再次冷却时加入双氧水无大量气泡产生。当加入双氧水无气泡产生时证明消解液已赶尽。在本发明一种优选的实施例中，上述步骤S4之后还包括S5、采用与步骤S2和步骤S3相同的方法在相同的处理条件下对相同体积的消解液进行处理制得待测溶液B ;S6、采用与步骤S4相同的方法测定待测溶液B中金属元素的吸光度，并根据浓度一吸光度标准曲线得到待测溶液B的金属元素浓度值Ctl，根据公式C= (Ci - C0) XV/M，计算得到待测聚合物树脂中金属元素的含量，其中，Ctl表示金属元素在消解液中的含量。为了避免消解液中可能含有的金属元素对测试结果的干扰，对处理聚合物所用的消解液采用同样的方法进行处理测定消解液中的金属元素的浓度值CO，并将浓度值Ci和浓度值CO的差值作为待测溶液A中金属元素的浓度值，利用公式C=(Ci - CO) X V/M计算得到聚合物树脂中金属元素的含量，其中CO的单位为μ g/ml，通过上述公式计算得到的数据更能准确地表示聚合物树脂中金属元素的含量。本发明的消解过程中，步骤S2和步骤S5的消解的过程中，设定消解压力为25 50bar、消解功率为300 1000瓦，并将混合物A或消解液在2(T40min内程序升温至18(T220°C后保温l(T30min。在上述参数下对聚合物树脂进行微波消解处理，实现了对聚合物的完全消解。而且，本领域技术人员在实施本发明的技术方案时，可以根据所消解的聚合物的具体种类以及所消解的聚合物的量选择合适的参数，比如当对难以消解的聚合度较高的聚合物时，可以选择稍高的温度和功率进行消解，当消解的聚合物的量较多时也可以相应的提高消解温度和压力。由于微波消解过程中消解罐的内部压力较大，为了进一步保证了工作安全，并能实现对聚合物树脂的完全消解，优选地，步骤S2和步骤S5的消解的过程中，设定消解压力为35 45bar、消解功率为50(Γ800瓦，并将混合物A或消解液在25 35min内程序升温至190 210°C 后保温 15 25min。利用微波消解法对聚合物进行消解时，消解液的用量一般是随着聚合物树脂的量增多而增多，为了既可以实现完全消解的目的，又尽可能的节约消解液，优选地，聚合物树脂与消解液的比例为O. I O. 2g :8 12ml。微波消解过程中消解液的作用是在微波作用下，消解液的离子在消解罐中高速运动加速聚合物树脂的消解，可用于本发明的消解液选自浓硝酸、浓盐酸、浓氢氟酸、浓硫酸和双氧水组成的组中的一种或多种。上述组成消解液的各组分可以单独使用也可以配合使 用，比如浓盐酸和浓硝酸相比浓盐酸的氧化性能稍差，那么将其与双氧水配合使用能得到较好的酸性和氧化性从而实现较好的消解效果，由于浓硝酸的氧化性和酸性均较好，对与比较容易消解的聚合物树脂可以只选择浓硝酸即可实现消解。本发明优选的消解液组成为由体积比为Γ5:1的浓硝酸和双氧水组成；或者由体积比为8 10: f 2的浓硝酸和浓氢氟酸组成；或者由体积比为f9:3:(Tl的浓盐酸、浓硝酸和双氧水组成；或者由体积比为f 3:1的浓硝酸和浓硫酸组成。上述几种消解液的酸性和氧化性都得到较为合适的配合，因此其实用性较广。本发明经过消解后的酸液需要经过加热实现赶酸的目的，加热过程中使用普通的玻璃烧杯和聚四氟乙烯烧杯均可，优选地，步骤S3包括将酸液A在聚四氟乙烯烧杯中加热。在本发明一种优选的实施例中，上述步骤SI包括S11、分别配制不同金属元素的标准溶液；S12、采用原子吸收光谱仪测定各标准溶液中金属元素的不同浓度值对应的吸光度值，建立横坐标为金属元素的浓度值、纵坐标为金属元素的吸光度值的不同金属元素的浓度一吸光度的标准曲线。根据所要测定的金属元素的种类配置各种金属元素的标准溶液，并以该标准溶液为基础利用原子吸收光谱仪建立标准曲线便于后续的聚合物树脂中金属元素的测定。利用原子吸收光谱法测定金属元素含量时，可以选择火焰原子吸收法也可以选择石墨炉原子吸收法，比如可以采用火焰原子吸收法测量Zn2+、Mg2+、Ni2+、Cu2+、K+和Na+的含量，采用石墨炉法测量Zn2+、Ni2+、Fe3+、Ti3+、Mo3+、Al3+和Cr3+的测量。采用利用火焰原子吸收法测定不同离子浓度的吸光度值时，需要分别测定所配制的同一种离子不同浓度的标准溶液中的吸光度值，得到由浓度值和吸光度值确定的不同的点，将所有的点连接起来即可形成相应离子的标准曲线。利用石墨炉原子吸收法测定不同离子浓度的吸光度值时，对所配制的单一浓度的某一种离子的水溶液由自动进样器稀释，进行测试即可得到不同浓度的离子吸光度值，将由浓度值和吸光度值确定的不同的点连接起来即可形成该离子的标准曲线。以下将结合实施例和对比例，进一步说明采用本发明的有益效果。建立标准曲线分别采用火焰原子吸收法建立Zn2+、Mg2+、Ni2+、Cu2+、K+和Na+的标准曲线，如图I至6所示；且分别采用石墨炉原子吸收法建立Fe3+、Ti3+、Mo3+、Al3+、Cr3+和Pb2+的标准曲线图，如图7至12所示。所有标准曲线的相关系数均大于O. 99。实施例I对聚丙烯树脂进行微波消解处理称取聚丙烯树脂样品O. 1053g置于微波消解罐内，依次加入浓硝酸8ml、双氧水2ml，盖好内盖和防爆膜，并锁紧外盖。然后放入消解仪中进行消解。消解程序为压力40bar、功率800瓦、程序升温30min升至200°C，实时检测消解罐都的温度和压力，保温20min后消解程序结束，当温度降至室温左右时打开消解仪，取出消解罐，将酸液移入聚四氟乙烯烧杯，加热赶酸至得到湿盐状物质，冷却后加入少量双氧水，继续赶酸至冷却时加入双氧水无大量气泡为止，以O. 5%硝酸定容，得IOml待测样品溶液。。重复上述操作方法对浓硝酸8ml和双氧水2ml进行微波消解，并定容得IOml空白样品溶液。样品测试用原子吸收光谱仪测试得到待测样品溶液以及空白样品溶液中各金属元素对应的吸光度值，从标准曲线上查找吸光度值对应的金属元素的浓度值并列于表I中。重复测试三次，并将每次得到的金属元素的浓度值列于表I中。表I
结果I结果2结果3结果4
Al(mg/L) O. 2257O. 2260O. 2257O. 2258
Mg(mg/L) 0.09100.09110.09080.0911
Fe (μ g/L) 5Λ95 585 52δΓθ
Zn (μ g/L) 6Λ26 386 40θΓ35
Ti (μ g/L) 10. 5810. 5910. 6410. 67结果换算按照公式C=Ci X V/M进行计算，得到每次测试的聚丙烯树脂中金属元素的含量，结果列于表2中，并计算四次测试的平均值。表 权利要求
1.一种聚合物树脂中金属元素含量的测定方法，其特征在于，所述测定方法包括以下步骤 51、在原子吸收光谱仪上建立不同金属元素的浓度一吸光度标准曲线； 52、向待测聚合物树脂中添加消解液得到混合物A，采用微波消解法对所述混合物A进行消解得到酸液A ; 53、将所述酸液A加热至剩余物质呈湿盐状，利用去离子水定容制得待测溶液A； 以及 54、采用所述原子吸收光谱仪测定所述待测溶液A，得到所述待测溶液A中金属元素的吸光度，并根据所述浓度一吸光度标准曲线得到所述待测溶液A的金属元素浓度值Ci，根据公式C=CiXV/M，计算得到所述待测聚合物树脂中金属元素的含量，其中，C表示所述待测聚合物树脂中金属元素的含量；Ci表示所述金属元素在所述待测溶液A中的含量；乂表示所述待测溶液A的体积；M表示所述待测聚合物树脂的质量。
2.根据权利要求I所述的测定方法，其特征在于，所述步骤S3还包括将所述酸液A加热至剩余物质呈湿盐状，冷却至室温后加入少量双氧水，继续赶酸至再次冷却时加入双氧水无大量气泡产生。
3.根据权利要求I或2所述的测定方法，其特征在于，所述步骤S4之后还包括 55、采用与所述步骤S2和所述步骤S3相同的方法在相同的处理条件下对相同体积的所述消解液进行处理制得待测溶液B ； 56、采用与所述步骤S4相同的方法测定所述待测溶液B中金属元素的吸光度，并根据所述浓度一吸光度标准曲线得到所述待测溶液B的金属元素浓度值Ctl，根据公式C=(Ci-C0) XV/M，计算得到所述待测聚合物树脂中金属元素的含量，其中，Ctl表示所述金属元素在消解液中的含量。
4.根据权利要求3所述的测定方法，其特征在于，所述步骤S2和所述步骤S5的消解过程中，设定消解压力为25飞Obar、消解功率为300 1000瓦，并将所述混合物A或所述消解液在2(T40min内程序升温至18(T220°C后保温l(T30min。
5.根据权利要求4所述的测定方法，其特征在于，所述步骤S2和所述步骤S5的消解的过程中，设定消解压力为35 45bar、消解功率为50(Γ800瓦，并将所述混合物A或所述消解液在25 35min内程序升温至19(T210°C后保温15 25min。
6.根据权利要求3所述的测定方法，其特征在于，所述聚合物树脂与所述消解液的比例为 O. I O. 2g :8 12ml。
7.根据权利要求3所述的测定方法，其特征在于，所述消解液选自浓硝酸、浓盐酸、浓氢氟酸、浓硫酸和双氧水组成的组中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的测定方法，其特征在于，所述消解液组成为 由体积比为4 5:1的浓硝酸和双氧水组成；或者 由体积比为8 10:广2的浓硝酸和浓氢氟酸组成；或者 由体积比为l、:3:(Tl的浓盐酸、浓硝酸和双氧水组成；或者 由体积比为广3:1的浓硝酸和浓硫酸组成。
9.根据权利要求3所述的测定方法，其特征在于，所述步骤S3包括将所述酸液A在聚四氟乙烯烧杯中加热。
10.根据权利要求I所述的测定方法，其特征在于，所述步骤SI包括 . 511、分别配制不同金属元素的标准溶液； .512、采用所述原子吸收光谱仪测定各所述标准溶液中金属元素的不同浓度值对应的吸光度值，建立横坐标为金属元素的浓度值、纵坐标为金属元素的吸光度值的所述不同金属元素的浓度一吸光度的标准曲线。
全文摘要
本发明提供了一种聚合物树脂中金属元素含量的测定方法。该测定方法包括以下步骤S1、在原子吸收光谱仪上建立不同金属元素的浓度—吸光度标准曲线；S2、向待测聚合物树脂中添加消解液得到混合物A，采用微波消解法对混合物A进行消解得到酸液A；S3、将酸液A加热至剩余物质呈湿盐状，利用去离子水定容制得待测溶液A；以及S4、采用原子吸收光谱仪测定待测溶液A，得到待测溶液A中金属元素的吸光度，并根据浓度—吸光度标准曲线得到待测溶液A的金属元素浓度值Ci，根据公式C=Ci×V/M计算得到待测聚合物树脂中金属元素的含量。本发明采用微波消解法对聚合物树脂进行消解处理，处理过程中金属没有损失，提高了测定的准确性。
文档编号G01N21/31GK102879346SQ201210376219
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者张维斌, 徐颖, 王涛, 周茂侠 申请人:神华集团有限责任公司, 中国神华煤制油化工有限公司, 中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司