CN102539516A - 含氟聚合物中金属离子的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含氟聚合物中金属离子的检测方法，包括如下步骤：(1)待测稀溶液及空白样品的配制；(2)待检测金属离子的阶梯浓度系列标准溶液的配制；(3)仪器测定；(4)待检测金属离子标准曲线的测定；(5)含氟聚合物中待检测金属离子的含量测定。本发明利用水丙醇溶液或高沸点溶液溶解含氟聚合物，然后利用ICP-MS质谱仪测定含氟聚合物中金属离子含量，克服了现有含氟聚合物检测方法中无法排除含氟离子干扰的缺点，可以快速、准确的获得含氟聚合物中金属离子的含量。

Description

含氟聚合物中金属离子的检测方法
技术领域
本发明涉及含氟聚合物中金属离子的检测方法，尤其涉及利用ICP-MS质谱仪同时测定含氟聚合物中多种金属离子含量的方法，属于金属离子检测技术领域。
背景技术
在含氟聚合物制备过程中引入金属离子杂质，且对其性能应用影响很大。要求处理后的金属离子浓度低于0.01-0.2PPm，而分光光度法操作繁琐，灵敏度低且无法同时检测多种金属离子。电感耦合等离子质谱仪测定含氟聚合物中铁，镍，钠，锰，铬五种金属离子含量，但含氟聚合物中的分子结构中含有大量的有机物，为测定其中无机金属元素含量，必须除去有机物，因为有机物的存在会干扰或者完全阻止分析反应过程。
如中国专利文献CN102033101A(申请号200910093916.5)公开了用电感耦合等离子体质谱仪测定高纯MgO膜料中金属杂质的方法，该方法：(1)配制MgO膜料的待测溶液；(2)配制含有杂质的不同浓度的系列标准溶液样品；(3)选定电感耦合等离子体质谱仪的工作条件，选择待测元素同位素，Ca、Fe和As在H2模式下测定，Al、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Co、Cu、Zn、Zr、Mo、Cd、Sn、Sb、W、Pb和Bi在Ar模式下测定，对系列标准溶液样品进行分析，得到相应杂质的工作曲线Yn＝aXn+b，对MgO膜料的待测溶液进行分析，得到杂质浓度值；(4)根据杂质浓度值，通过计算得到待测杂质元素的质量百分含量。虽然该方法可以测定MgO膜料中的金属杂质，但无法精确检测含氟聚合物中的金属杂质。
已报道的去除有机物的方法主要有灰化法和消解法，如《理化检验-化学分册》，2010年03期文献《电感耦合等离子体发色光谱法测定阳离子交换树脂中15中金属元素》，采用灰化法处理阳离子交换树脂。而灰化和消解都使用强酸，强氧化剂，对仪器及操作人员存在危害。而且灰化时存在树脂消解不充分或温度过高使元素挥发损失的问题，且实验过程操作繁琐冗长，易引入污染或金属离子含量损失，使检测结果存在偏差。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种快速、准确的利用ICP-MS质谱仪测定含氟聚合物中金属离子含量的方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
利用ICP-MS质谱仪测定含氟聚合物中金属离子含量的方法，包括如下步骤：
(1)取含氟聚合物样品溶于丙醇溶液或高沸点溶剂中，配制成1～25wt％浓度的待测稀溶液，同时取相同体积丙醇溶液或高沸点溶液做为空白样品；
(2)配置待检测金属离子的阶梯浓度系列标准溶液；
(3)开启感应耦合等离子体(ICP)，设定电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)的工作条件为：射频功率0.1～1.0KW，观测高度9～15mm，蠕动泵速1～8r·min-1，载气流量10～18.0L·min-1；
(4)对待检测金属离子的阶梯浓度系列标准溶液按照浓度从低到高进行测定分析，得到相应的标准曲线y＝Axn+B，其线性相关系数均要求大于0.999，其中x为金属离子的浓度，y为该浓度下信号强度值，n为待检测金属离子元素符号；
(5)对步骤(1)制得的空白样品及待测稀溶液进行测定，根据工作曲线y＝Axn+B，其中x为金属离子的浓度，y为该浓度下信号强度值，n为待检测金属离子元素符号，计算出含氟聚合物中待检测金属离子的含量；
所述步骤(1)中的高沸点溶剂为：N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)，N-甲基吡咯烷酮(NMP)，N，N-二甲基亚砜(DMSO)。
所述步骤(1)中的丙醇溶液的体积浓度为10～90％。
所述步骤(1)中的含氟聚合物样品重量为1～2g。
所述待检测金属离子为：铁离子、镍离子、钠离子、锰离子、铬离子。
所述阶梯浓度系列标准溶液的浓度分别为0，0.5ppm，1ppm，1.5ppm、2ppm。
有益效果
本发明利用水丙醇溶液或高沸点溶剂溶解含氟聚合物，然后利用ICP-MS质谱仪测定含氟聚合物中金属离子含量，克服了现有含氟聚合物检测方法中无法排除含氟离子干扰的缺点，可以快速、准确的获得含氟聚合物中金属离子的含量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步阐述，但本发明所保护范围不限于此。
实施例中的ICP-MS质谱仪购自法国HORIBA Jobin Yvon公司，型号ULTIMR-2000；N，N-二甲基甲酰胺购自济南民昌商贸有限公司。
实施例1
利用ICP-MS质谱仪测定含氟聚合物中金属离子含量的方法，包括如下步骤：
(1)称取1.5g含氟聚合物粉末，精确至0.0001g，放入100ml洁净的三角瓶中；然后按顺序向三角瓶中加入水2ml，丙醇18ml，加入配比为水/丙醇＝1∶9；常温下搅拌溶解，待样品完全溶解后转移至250ml四氟乙烯容量瓶，用去离子水定容到刻度线，制得待测稀溶液；
按顺序向干净的100ml三角瓶中加入水2ml，丙醇18m，配比为水/丙醇＝1∶9；搅拌均匀后转移至250ml四氟乙烯容量瓶，用去离子水定容到刻度线，制得空白样品；
(2)铁、钠、镍、锰、铬采用国家标准物质中心生产的标准液，按照配制浓度滴加至250ml四氟乙烯容量瓶，用去离子水定容到刻度线，配制浓度为0，0.5ppm，1ppm，1.5ppm、2ppm的铁、镍、钠、锰、铬金属离子的阶梯浓度系列标准溶液；
(3)开启感应耦合等离子体(ICP)预热，开启氩气、氢气及循环水，待仪器点火完全稳定后，设置仪器参数，选定电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)的工作条件，射频功率1.0KW，观测高度15mm，蠕动泵速8r·min-1，载气流量18.0L·min-1；
(4)背景校正依次选定铁、钠、镍、锰、铬元素的分析谱线，排除元素干扰，各元素确定的分析谱线如下表1连续用空白溶液进样，直至读数稳定。
表1各元素分析谱线
Figure BDA0000126699100000031
转入金属标准溶液系列测定，按照阶梯浓度由低到高对各元素的系列标准溶液进行分析，从而得到相应金属元素的标准曲线y＝Axn+B，其线性相关系数均要求大于0.999，其中x为金属离子的浓度，y为该浓度下信号强度值，n为待检测金属离子元素符号；
(5)标准溶液测量后，转入样品测量，使读数回零后，测量样品空白液和样品待测液。根据带入该元素的标准曲线算出金属离子含量。各元素的标准曲线及计算出溶液金属元素的含量如下表2中所示。
表2标准曲线及测定的金属离子含量
Figure BDA0000126699100000032
实施例2
如实施例1所述的利用ICP-MS质谱仪测定含氟聚合物中金属离子含量的方法，不同之处在于：将样品溶于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，配制待测稀溶液；测试结果如下表3所示，与如实施例1结果对照，测试数据基本稳定一致。
表3标准曲线及测定的金属离子含量
Figure BDA0000126699100000041
对照列
参照《理化检验-化学分册》文献《电感耦合等离子体发色光谱法测定阳离子交换树脂中15中金属元素》试验方法及步骤测量本含氟树脂中金属含量，所不同的是延长灰化时间至27小时完全灰化。空白溶液为2wt％HNO3，测试结果如下表4所示。
表4标准曲线及测定的金属离子含量
此方法与本专利测试方法相比，结果基本一致，但存在数据稍微偏小，是由于灰化时间太长和操作繁琐所导致的，偏差在1％左右波动，在允许范围内。与此方法对比，可见本方法能简单有效地测试出金属离子的含量。

Claims (5)

1.利用ICP-MS质谱仪测定含氟聚合物中金属离子含量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取含氟聚合物样品溶于丙醇溶液或高沸点溶剂中，配制成1～25wt％浓度的待测稀溶液，同时取相同体积丙醇溶液或高沸点溶液做为空白样品；
(2)配置待检测金属离子的阶梯浓度系列标准溶液；
(3)开启感应耦合等离子体，设定电感耦合等离子质谱仪的工作条件为：射频功率0.1～1.0KW，观测高度9～15mm，蠕动泵速1～8r·min-1，载气流量10～18.0L·min-1；
(4)对待检测金属离子的阶梯浓度系列标准溶液按照浓度从低到高进行测定分析，得到相应的标准曲线y＝Axn+B，其线性相关系数均要求大于0.999，其中x为金属离子的浓度，y为该浓度下信号强度值，n为待检测金属离子元素符号；
(5)对步骤(1)制得的空白样品及待测稀溶液进行测定，根据工作曲线y＝Axn+B，其中x为金属离子的浓度，y为该浓度下信号强度值，n为待检测金属离子元素符号，计算出含氟聚合物中待检测金属离子的含量；
所述步骤(1)中的高沸点溶剂为：N，N-二甲基甲酰胺；N，N-二甲基乙酰胺；N-甲基吡咯烷酮；N，N-二甲基亚砜。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的丙醇溶液的体积浓度为10～90％。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的含氟聚合物样品重量为1～2g。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待检测金属离子为：铁离子、镍离子、钠离子、锰离子、铬离子。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阶梯浓度系列标准溶液的浓度分别为0，0.5ppm，1ppm，1.5ppm、2ppm。
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