CN104730071A - 测定水基胶中硼酸含量的反应萃取比色装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于硼酸检测技术领域，具体涉及一种测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置及使用该装置的测量水基胶中硼酸含量的测量方法。该装置包括连接在一起的显色反应容器和液液萃取盒体，其中显色反应容器为漏斗状，漏斗状下部连接设有比色管。测量水基胶中硼酸含量的方法，包括测量溶剂准备、样品预处理、反应、显色、萃取、比色等步骤。本发明所提供的反应萃取比色装置，结构简单、易于制作，实用性较好。所提供的测量方法依据的是次甲基蓝—二氯乙烷光度法的技术原理，适于检测含硼量在1~100mg/g的水基胶样品。本发明具有便携型好、适应范围广、抗干扰能力等优点，可半定量水基胶样品中硼酸含量，具有较好的推广适用性。

Description

测定水基胶中硼酸含量的反应萃取比色装置及测量方法

技术领域

本发明属于硼酸检测技术领域，具体涉及一种测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置及使用该装置的测量水基胶中硼酸含量的测量方法。

背景技术

硼酸作为一种化工原料，在工业领域生产中具有广泛的用途；同时硼酸也是一种外用消毒防腐剂和常用药物，在有些情况下，还可作杀虫剂和催化剂使用，因而用途较为广泛。

水基胶是一种由能分散或能溶解于水中的成膜材料制成的胶黏剂，实际使用过程中，在水基胶中加入适量硼酸可以加快其干燥，提高粘贴效率。一般而言，微量硼元素的存在对人体新陈代谢能够起到一定的积极的作用，但含硼量过高时就会呈现出硼中毒。由于硼酸在人体内排泄很慢，而人体内蓄积的硼酸会影响消化酶作用，导致多种生理疾病。研究表明，如果每日食用0.5g硼酸即可引起食欲减退，妨碍营养物质的吸收。而成人如果一次性食用1～3g硼酸物质即可引起中毒，其临床中毒表现主要有恶心、呕吐、腹痛、腹泻等胃肠道症状。所以快速、及时的检测食物或者环境中的硼酸浓度，具有非常重要的意义。

现有技术中，常用的硼酸快速检测方法是姜黄试纸法。该方法虽然具有灵敏度高的优点，但是由于操作条件相对复杂、繁琐，例如需要烘干、分别滴加酸碱溶液等操作，而且存在重复性较差等弊端，因而急需探索新的能够快速、简便的测定硼酸浓度的检测方法。

发明内容

本发明依据次甲基蓝—二氯乙烷光度法原理，提供了一种测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置及使用该装置的测量水基胶中硼酸含量的测量方法，该方法能够快速定性和半定量测定水基胶中硼酸含量，尤其适用于卷烟生产线中的水基胶中的硼酸含量测定。

本发明所采取的具体技术方案如下。

一种测定水基胶中硼酸含量的反应萃取比色装置，包括连接在一起的显色反应容器和液液萃取盒体，其中显色反应容器为漏斗状，漏斗状下部连接设有比色管即：该装置包括液液萃取盒体、与液液萃取盒体底部连接的显色反应容器、及与显色反应容器下端连接的比色管；所述显色反应容器呈漏斗状。

所述测定水基胶中硼酸含量的反应萃取比色装置，液液萃取盒体上部设有盖体，便于振荡、混合、摇匀液体等操作；显色反应容器与液液萃取盒体底部采用固定连接或者卡套、螺纹等活动连接方式，比色管与显色反应容器下端同样采用固定连接或者卡套、螺纹等活动连接方式。

所述测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置，该装置材质优选为聚丙烯材质，其中显色反应容器的容量优选为50mL，液液萃取盒体的容量优选为50mL，比色管的容量优选为5mL。

采用所述测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置测量水基胶中硼酸含量的方法，包括以下步骤：

（1）测量溶剂准备，所述测量溶剂包括样品前处理溶液、显色溶液、萃取试剂、硼标准色阶比色溶液或硼标准色阶比色卡；

所述样品前处理溶液为硫磷混合酸、氟化钠和硫酸钠的混合溶液；具体采用如下步骤制备：以制备100mL溶液为例，将15mL浓硫酸加入水中，然后加入10mL磷酸、2g氟化钠、10g硫酸钠，水稀释至100mL；所述浓硫酸以质量分数98%的硫酸计，磷酸以质量分数为85%的磷酸计；

所述显色溶液为0.01 mol/L的次甲基蓝水溶液；配制方法为，以制备1L为例，称取次甲基蓝3.73 g用少量水溶解后，加水稀释定容至1 L；

所述萃取试剂为：1、2—二氯乙烷；

所述硼标准色阶比色溶液采用如下步骤制备：

A．制备硼标准色阶溶液，所述硼标准色阶溶液为采用硼酸配制的一系列不同浓度的水溶液，其中硼酸系列浓度优选依次为：1mg/g、5mg/g、10mg/g、50mg/g和100mg/g；

B．称取步骤A中所制备的系列硼标准色阶溶液各1g，分别置于测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置中，然后分别加入1g无硼水基胶标准品，分别加入5mL样品前处理液，混合均匀，常温下反应1h；

C．反应结束后，分别加入30mL水、5mL显色溶液和25mL萃取试剂，振荡5min使水相和有机相充分混合，最后静置10min，分层得到有机相，其中部分有机相位于比色管中；

D．按照硼酸浓度由低到高或由高到低排列即得到硼标准色阶比色溶液，根据步骤C所获得的有机相的颜色即可用于检测、半定量水基胶样品中硼酸含量；

所述硼标准色阶比色卡，在硼标准色阶比色溶液基础上制备而成，具体为，对硼标准色阶比色溶液中的有机相颜色进行记录、采集，用具有颜色梯度的图片进行替换组合成硼酸标准色阶比色卡，具体如：对硼标准色阶比色溶液中的有机相颜色用数码相机进行照相采集后，打印组合制成硼标准色阶比色卡或者用具有颜色梯度的图片替换打印的数码照片，进一步组合制成硼标准色阶比色卡；

需要说明的是，实际检测水基胶样品中硼酸含量时，由于水基胶本身的颜色会对反应结束后的有机相颜色有所干扰，因而在制备硼标准色阶比色溶液时需要加入1g无硼水基胶样品以校正实际检测过程中水基胶样品对硼标准色阶标准比色溶液颜色对比的影响；

（2）样品预处理，称取1g水基胶待测样品，加入5mL样品前处理溶液，摇匀，置于测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置中，常温下反应，混合均匀，反应时间为1h；

（3）向步骤（2）反应后溶液中加入30mL水、5mL显色溶液、振荡5min，然后加入25mL萃取试剂，将测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置静置10min分层得到有机相；

需要解释和说明的是，检测过程中加入适量水的目的是控制溶液中的H⁺浓度范围为0.8±0.4mol/L左右，因为如果反应体系中酸度过低，络合反应率也会较低，从而延长反应时间，如果反应体系中酸度过高，则次甲基蓝本身在萃取溶剂二氯乙烷中的萃取量加大，从而影响检测结果，因而反应体系中需加入适量的水来调节H⁺浓度；检测过程中显色溶液的加入量则以满足次甲基蓝与氟硼酸根阴离子反应所需量即可，因而可根据实际样品情况进行调节；

（4）根据步骤（3）中有机相的颜色与硼标准色阶比色溶液或硼标准色阶比色卡进行比对，从而获得水基胶待测样品中硼酸的大致含量范围。

本发明依据的是次甲基蓝—二氯乙烷光度法的技术原理，具体操作原理为：水基胶经硫酸钠破乳后，其中所含的硼酸与氢氟酸络合形成氟硼酸根阴离子（BF₄ ^—），在酸性水溶液中次甲基蓝与氟硼酸根阴离子形成蓝紫色络合物，该络合物可被1、2—二氯乙烷定量萃取进入有机层。有机层的颜色与硼酸含量成线性关系，通过与标准比色溶液或标准比色卡比对后即可半定量确定样品中硼酸的含量。

本发明所提供的测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置，结构简单、易于制作，实用性较好。由于水基胶中硼酸的加入量通常在1~5%左右，而采用本方法适于检测含硼量在1~ 100mg/g的样品（通过制备浓度范围更为精细或者更为宽泛的标准比色溶液或标准比色卡，用途可以更为广泛，但受限于人眼对于有机相色差的区别度，因而不适宜无限制扩展本发明的应用范围，实际使用中，本发明中所提供的系列浓度范围效果较优），因而适于检测、半定量测定水基胶中硼酸含量。总体而言，基于测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置的测定水基胶中硼酸含量测定方法，操作步骤简便，检测时间短，对于实验装备及技术人员的依赖度相对较低，与常用的姜黄素显色法相比较，该方法具有便携型好、易操作、灵敏度高、适应范围广、抗干扰能力较好等优点，尤其是可以半定量测定获得水基胶样品中硼酸含量，因而具有较好的推广适用性。

附图说明

图1为本发明所提供的用于测定水基胶中硼酸含量的反应萃取比色装置结构示意图；

图2为本发明所制备的硼标准色阶比色卡；

图3为实施例2中某样品中的硼含量实际检测结果；

图4为实施例3中某样品中的硼含量实际检测结果。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的解释说明。

实施例1

如图1所示，本发明所提供的用于测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置，包括连接在一起的显色反应容器1和液液萃取盒体2，其中显色反应容器1为漏斗状，漏斗状下部连接设有比色管4。

所述测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置，液液萃取盒体2上部设有盖体，便于液体的振荡、混合和摇匀等操作；显色反应容器1与液液萃取盒体2底部的连接处3采用固定连接或者卡套、螺纹等活动连接方式，比色管4与显色反应容器1同样采用固定连接或者卡套、螺纹等活动连接方式。

所述测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置，该装置材质优选为聚丙烯材质，其中显色反应容器1的容量优选为50mL，液液萃取盒体2的容量优选为50mL，比色管4的容量优选为5mL。

具体使用时，先将水基胶待测样品置于显色反应容器1内，然后加入样品前处理溶液进行反应，反应结束后，加入水、显色溶液和萃取试剂，充分震荡、混合、摇匀。显色、萃取完成后，静置分层，有机相和水相得以分离，由于待观测有机相位于下部，其中部分有机相位于比色管4中，从而便于进一步的比色对比，从而可以半定量水基胶样品中的硼酸含量。

需要强调和说明的是，实际使用过程中，为了缩短反应时间，可将该装置外接其他设备进行搅拌、加热等操作以缩短反应时间。例如，可将显色反应容器1置于水浴锅内，通过水浴加热方式促使反应的快速完成。因而该装置也具有较好的设备外延性优点。

实施例2

采用实施例1所述测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置测量水基胶中硼酸含量的方法，包括以下步骤。

（1）测量溶剂准备，所述测量溶剂包括样品前处理溶液、显色溶液、萃取试剂、硼标准色阶比色溶液或硼标准色阶比色卡。

所述样品前处理溶液为硫磷混合酸、氟化钠和硫酸钠的混合溶液；具体采用如下步骤制备：以制备100mL溶液为例，将15mL浓硫酸加入水中，然后加入10mL磷酸、2g氟化钠、10g硫酸钠，水稀释至100mL。

所述显色溶液为0.01 mol/L的次甲基蓝水溶液；配制方法为，以制备1L为例，称取次甲基蓝3.73 g用少量水溶解后，加水稀释定容至1 L。

所述萃取试剂为：1、2—二氯乙烷。

所述硼标准色阶比色溶液采用如下步骤制备：

A．制备硼标准色阶溶液，所述硼标准色阶溶液为采用硼酸配制的一系列不同浓度的水溶液，其中硼酸系列浓度优选依次为：1mg/g、5mg/g、10mg/g、50mg/g和100mg/g；

B．称取步骤A中所制备的系列硼标准色阶溶液各1g，分别置于测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置中，然后分别加入1g无硼水基胶标准品，分别加入5mL样品前处理液，混合均匀，常温下反应1h；

C．反应结束后，分别加入30mL水、5mL显色溶液和25mL萃取试剂，振荡5min使水相和有机相充分混合，最后静置10min，分层得到有机相，其中部分有机相位于比色管中；

D．按照硼酸浓度由低到高或由高到低排列即得到硼标准色阶比色溶液，根据步骤C所获得的有机相的颜色即可用于检测、半定量水基胶样品中硼酸含量。

所述硼标准色阶比色卡，在硼标准色阶比色溶液基础上制备而成，具体为，对硼标准色阶比色溶液中的有机相颜色进行记录、采集，用具有颜色梯度的图片进行替换组合成硼酸标准色阶比色卡，具体如：对硼标准色阶比色溶液中的有机相颜色用数码相机进行照相采集后，打印组合制成硼标准色阶比色卡或者用具有颜色梯度的图片替换打印的数码照片，进一步组合制成硼标准色阶比色卡，所制备的比色卡如图2所示。

需要强调和说明的是，采用硼标准色阶比色溶液进行颜色比对时，比对效果较为准确，误差相对较小，但是便携型较差，或者需要现场制备，因而操作上相对不便；而采用硼标准色阶比色卡便携型较好，而且比色卡可以重复使用，但相对而言误差则较大。总体而言，由于本发明仅限于半定量水基胶中的硼酸含量，因而相应误差也是可以允许的范围之内，具体使用时，本领域技术人员可根据需要进行适当选择。

另外需要解释和说明的是，实际检测水基胶样品中硼酸含量时，由于水基胶本身的颜色会对反应结束后的有机相颜色有所干扰，因而在制备硼标准色阶比色溶液时需要加入1g无硼水基胶样品以校正实际检测过程中水基胶样品对硼标准色阶标准比色溶液颜色对比的影响。

（2）样品预处理，称取1g水基胶待测样品，加入5mL样品前处理溶液，摇匀，置于测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置中，常温下反应，混合均匀，反应时间为1h；

（3）向步骤（2）反应后溶液中加入30mL水、5mL显色溶液、振荡5min，然后加入25mL萃取试剂，将测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置倒立静置10min分层得到有机相；

需要解释和说明的是，检测过程中加入适量水的目的是控制溶液中的H⁺浓度范围为0.8±0.4mol/L左右，因为如果反应体系中酸度过低，络合反应率也会较低，从而延长反应时间，如果反应体系中酸度过高，则次甲基蓝本身在萃取溶剂二氯乙烷中的萃取量加大，从而影响检测结果，因而反应体系中需加入适量的水来调节H⁺浓度；检测过程中显色溶液的加入量则以满足次甲基蓝与氟硼酸根阴离子反应所需量即可，因而可根据实际样品情况进行调节；

（4）根据步骤（3）中有机相的颜色与硼标准色阶比色溶液或硼标准色阶比色卡进行比对，从而获得水基胶待测样品中硼酸的大致含量范围。

采用上述方法，发明人对卷烟生产线过程中所使用的北京某化工有限公司生产的高速接嘴胶样品（水基胶中一种类型）中的硼酸含量进行了检测，通过比色，检测结果表明（如图3所示），该样品中的硼酸的含量在10~50mg/g之间，但更偏向于50mg/g。

为检验该结果的可靠性，对该水基胶样品采用ICPMS标准曲线法进行了检测，检测结果表明该样品中的硼酸实际含量为32mg/g。

上述结果表明，本发明所提供的检测方法对于水基胶样品中硼酸含量的半定量结果是准确和可靠的，同时考虑其简便性、低成本特点，因而是适于实际检测现场使用的，因而具有较好的应用价值。

实施例3

本实施例采用与实施例2相同方法，对卷烟生产中所使用的北京某化工有限公司生产的一种高速搭口胶（水基胶的一种类型）样品中的硼酸含量进行了检测。反应结束后，比色结果表明（如图4所示），该样品中的硼酸含量在检出限1mg/g左右，倾向于低于检出限1mg/g。

同样采用ICPMS标准曲线法对样品中的硼酸含量进行了检测定量，结果表明，该样品中的硼酸含量为5μg/g。

上述结果再次表明，本发明所提供的检测方法是较为准确和可靠的，与现有的检测结果也是一致的。

Claims (5)

1.一种测定水基胶中硼酸含量的反应萃取比色装置，其特征在于，该装置包括液液萃取盒体、与液液萃取盒体底部连接的显色反应容器、及与显色反应容器下端连接的比色管；所述显色反应容器呈漏斗状。

2.如权利要求1所述测定水基胶中硼酸含量的反应萃取比色装置，其特征在于，液液萃取盒体上部设有盖体；显色反应容器与液液萃取盒体底部采用固定连接或者活动连接方式，比色管与显色反应容器下端采用固定连接或者活动连接方式。

3.如权利要求1所述测定水基胶中硼酸含量的反应萃取比色装置，其特征在于，该装置材质为聚丙烯材质，其中显色反应容器的容量为50mL，液液萃取盒体的容量为50mL，比色管的容量为5mL。

4.采用权利要求1所述反应萃取比色装置测量水基胶中硼酸含量的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）测量溶剂准备，所述测量溶剂包括样品前处理溶液、显色溶液、萃取试剂、硼标准色阶比色溶液或硼标准色阶比色卡；

所述样品前处理溶液为由硫磷混合酸、氟化钠和硫酸钠组成的混合溶液；以制备100mL样品前处理溶液为例，采用如下步骤获得：将15mL浓硫酸加入水中，然后加入10mL磷酸、2g氟化钠、10g硫酸钠，加水稀释定容至100mL，即得；

所述显色溶液为0.01 mol/L的次甲基蓝水溶液；

所述萃取试剂为：1、2—二氯乙烷；

（2）样品预处理，称取1g水基胶待测样品，加入5mL样品前处理溶液，摇匀，置于前述的反应萃取比色装置中，混合均匀，反应；

（3）向步骤（2）反应结束后的溶液中加入30mL水、5mL显色溶液，振荡，然后加入25mL萃取试剂，将反应萃取比色装置静置分层，得到有机相；

（4）根据步骤（3）中有机相的颜色与硼标准色阶比色溶液或硼标准色阶比色卡进行比对，从而获得水基胶待测样品中硼酸的含量范围。

5.如权利要求4所述测量水基胶中硼酸含量的方法，其特征在于，步骤（1）中所述硼标准色阶比色溶液采用如下步骤制备：

A．制备硼标准色阶溶液，所述硼标准色阶溶液为采用硼酸配制的一系列不同浓度的水溶液，具体硼酸系列浓度依次为：1mg/g、5mg/g、10mg/g、50mg/g和100mg/g；

B．称取步骤A中所制备的系列硼标准色阶溶液各1g，分别置于测定水基胶中硼酸含量用的反应萃取比色装置中，然后分别加入1g无硼水基胶标准品，再分别加入5mL样品前处理液，混合均匀，常温下反应1h；

C．反应结束后，分别加入30mL水、5mL显色溶液和25mL萃取试剂，振荡5min使水相和有机相充分混合，最后静置10min，分层得到有机相，其中部分有机相位于比色管中；

D．按照硼酸浓度由低到高或由高到低排列即得到硼标准色阶比色溶液；

步骤（1）中所述硼标准色阶比色卡，在硼标准色阶比色溶液基础上制备而成，具体为：对硼标准色阶比色溶液中的有机相颜色进行记录、采集，用具有颜色梯度的图片进行替换组合制成硼酸标准色阶比色卡。