CN112782306A - 氟磺酸纯度的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氟磺酸纯度的检测方法,包括:S1:前处理:向氟磺酸标准品和待测样品分别加入一定体积过量氢氧化钠/钾溶液,反应后用盐酸调节pH值至7‑9,淋洗液稀释过滤待用;S2:绘制标准曲线:量取经S1处理的标准品,加入2‑4倍氟磺酸标准品质量的硫酸根离子,配制梯度浓度的氟磺酸标准品溶液,采用离子色谱法检测,以氟磺酸标准品浓度和峰面积,绘制标准曲线;S3:进样检测:量取经S1处理的待测样品,加入2‑4倍待测样品质量的硫酸根离子,配制待测溶液,用离子色谱法检测,拟合峰面积和标准曲线,计算待测样品中氟磺酸的含量。本发明的方法,相比氟测定法有更好的线性,更准确测定氟磺酸,且受氢氟酸干扰小,杂质表述全面,分离度高,时短高效,稳定性高,对仪器的要求低。
Description
技术领域
本发明涉及化合物的检测方法,具体是涉及氟磺酸纯度的检测方法。
背景技术
氟磺酸是一种含氟的强酸,可以把它看作硫酸与氢氟酸的酐。可溶于极性有机溶剂(例如硝基苯,乙酸和乙酸乙酯),但难溶于非极性溶剂(如烷烃)。反映其强酸性,它溶解几乎所有有机物包括弱质子受体。氟磺酸根遇水或在空气中受潮,都极易水解产生H2SO4与HF(FSO3-+H2O→F-+SO4 2-+2H+)。这种超强酸也用在分支烷与芳香化合物的烷基化反应,又能催化单烯的聚合,制造有用的高分子。其用途包括:不活泼烷烃在超强酸中聚合、降解、异物化等反应,或用于制造药品及用于有机合成。
关于氟磺酸的测试,目前常用的方法基本是氟分析方法或衍生测试方法。氟测试方法存在氢氟酸干扰,导致测试数据不准确的问题;衍生方法包括将氟磺酸转化成其他物质(如通过滴定法)进行测试,其存在步骤繁琐,易受干扰、不能直观地表述氟磺酸纯度等特点。离子色谱虽然可以直接定性检测出FSO3-,但是由于其极易水解转化成SO4 2-,因而使检测的FSO3-的量远远小于实际含量,结果非常不准,不能作为参考。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足,本发明提供一种氟磺酸纯度的检测方法,创造合适检测条件并采用离子色谱法,解决现有氟磺酸纯度检测方法中易受干扰、步骤繁琐和不直观的问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的,本发明采用的主要技术方案包括:
本发明提供一种氟磺酸纯度的检测方法,其包括:
S1:前处理:向氟磺酸标准品和待测样品分别加入一定体积的过量氢氧化钠/钾溶液进行反应,反应后用盐酸调节pH值至7-9,用淋洗液稀释过滤待用;通过与氢氧化钠/钾反应,将大部分氟磺酸转化成氟磺酸钠/钾;
S2:绘制标准曲线:量取经S1处理的标准品,加入2-4倍氟磺酸标准品质量的硫酸根离子,配制梯度浓度的氟磺酸标准品溶液,采用离子色谱法检测,以氟磺酸标准品浓度和峰面积,绘制标准曲线;
S3:进样检测:量取经S1处理的待测样品,加入2-4倍待测样品质量的硫酸根离子,配制待测溶液,采用离子色谱法检测,拟合峰面积和标准曲线,计算得到待测样品中氟磺酸的含量。
根据本发明较佳实施例,S1中,反应在0-5℃下进行,反应后再用0.1mol/L盐酸调节PH值至7-9。
根据本发明较佳实施例,S1中,氢氧化钠/钾溶液浓度为1mol/L。
根据本发明较佳实施例,S1中,淋洗液组成为:超纯水与乙腈按照65:35体积比混合,加入碳酸钠,得8mmol/L的碳酸钠溶液。
根据本发明较佳实施例,S2和S3中,离子色谱法检测的仪器为:配备电导检测器及阴离子色谱柱(如戴安阴离子色谱柱:AS-22)的检测器。
根据本发明较佳实施例,S2和S3中,离子色谱检测条件为:设置流速:0.8mL/min;柱温:35℃;池温:35℃;分析时间:15min;进样量:25μL;再生液:0.5wt%的H2SO4溶液;流动相配制方法为:超纯水与乙腈按照65:35体积比混合,加入碳酸钠,得8mmol/L的碳酸钠溶液。
根据本发明较佳实施例,S2和S3中,硫酸根离子的加入量为相应标准品或待测样品质量的3-4倍,更优选为3倍。
根据本发明较佳实施例,S2和S3中,硫酸根以硫酸钠或硫酸钾等形式加入。
根据本发明较佳实施例,S1中,所述过量的氢氧化钠/钾溶液,是过量1.5-2倍。具体地,是假定待测样品中为纯的氟磺酸,而与这些氟磺酸完全反应成氟磺酸钠盐或钾盐所需的氢氧化钠/钾摩尔量。
本发明的原理和技术效果如下:
鉴于氟磺酸根(FSO3 -)易水解成氢氟酸和硫酸问题,本发明采用成盐(NaFSO3)的方式,抑制氟磺酸根水解成硫酸根,同时通过向标准品溶液和待测溶液中加入多倍量的硫酸根离子,抑制水解反应向右移动(FSO3-+H2O→F-+SO4 2-+2H+),防止氟磺酸根大量转化成硫酸根。通过离子色谱测定,当加入硫酸根的量是标准品溶液中氟磺酸根含量2-4倍时,硫酸根的检测回收率只有105%以下,说明此时只有很少量的氟磺酸根转化成硫酸根,再使用离子色谱法检测可以获得峰面积和氟磺酸根浓度的对应函数(标准曲线)和硫酸根浓度与峰面积的对应函数。同时,在进样检测时,向待测溶液加入2-4倍样待测溶液中所含待测样品质量的硫酸根离子,利用标准曲线上峰面积和氟磺酸根浓度的对应关系,得到待测溶液中氟磺酸根浓度,再根据体积、稀释倍数,计算待测样品中氟磺酸的含量比。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和效果:
(1)本发明的方法,相比氟测定法有更好的线性,能更精准测量氟磺酸,且受氢氟酸干扰小。
(2)本发明的方法测定氟磺酸含量,杂质表述全面,分离度高,时短高效,稳定性高,对仪器的要求低。
(3)本发明可避免硫酸、氢氟酸以及氟磺酸变质后的干扰。
附图说明
图1为用离子色谱法可测出氟磺酸根的峰面积和硫酸根峰的面积。
具体实施方式
为了更好的解释本发明,以便于理解,下面结合附图,通过具体实施方式,对本发明作详细描述。
实施例1
(1)前处理:用过量1.5-2倍的1mol/L氢氧化钠溶液(0-5℃)40ml中加入氟磺酸标准品2g,加入100ml纯水,再用0.1mol/L盐酸调节PH值至7-9,用淋洗液适当稀释,过滤后待用。
(2)加硫酸根处理标准品溶液:配制同浓度的氟磺酸根标准品溶液(20.0μg/mL)共5份,分别加入0、1、2、3、4倍质量的硫酸根离子(以标准品溶液中氟磺酸根质量为计算标准),配制成不同的(含硫酸根浓度不同)氟磺酸标准溶液1、2、3、4、5号。
离子色谱检测条件为:配备电导检测器及相应的阴离子色谱柱(戴安阴离子色谱柱:AS-22),设置流速:0.8mL/min;柱温:35℃;池温:35℃;分析时间:15min;进样量:25μL;流动相:8mmol碳酸钠+650ml超纯水+350ml乙腈;再生液:0.5%H2SO4。
(3)标准品溶液中硫酸根的检测回收率:拟合峰面积,利用加入的已知硫酸根的量计算硫酸根回收率,再间接计算出氟磺酸量水解量,结果如下表:
如图1所示,采用离子色谱检测方法,可以检测出硫酸根离子和氟磺酸根离子的峰,且具有较好的分离度。说明离子色谱检测具有可行性。
此外,如上表所示,当标准品溶液中加入2-4倍硫酸根离子时,最终硫酸根离子的测定回收率最高只有104.5%,而最低只有100.3%。由此可见,向标准品溶液中加入2-4倍硫酸根离子时可以很好抑制氟磺酸根向硫酸根转化,从而能够用离子色谱法进行定量检测,具有准确测定的可行性和准确度。特别是加入3-4倍硫酸根离子,更优选是3倍时,硫酸根离子的测定回收率最小,此时最有利于精确定量。
实施例2
(1)前处理(对标准品和待测样品):用过量1.5-2倍的1mol/L氢氧化钠溶液(0-5℃)40ml中加入氟磺酸标准品2g和待测样品2g,加入100ml纯水,再用0.1mol/L盐酸调节PH值至7-9,用淋洗液适当稀释,过滤后待用。
(2)加硫酸根处理标准品溶液:配制同浓度的氟磺酸根标品溶液(20.0μg/mL),加入3倍质量的硫酸根离子(以标准品溶液中氟磺酸根质量为计算标准),之后处理成梯度浓度的(含硫酸根)氟磺酸标准溶液A、B、C、D、E号。
离子色谱检测条件为:配备电导检测器及相应的阴离子色谱柱(戴安阴离子色谱柱:AS-22),设置流速:0.8mL/min;柱温:35℃;池温:35℃;分析时间:15min;进样量:25μL;流动相:8mmol碳酸钠+650ml超纯水+350ml乙腈;再生液:0.5%H2SO4。
(3)绘制标准曲线:用标准溶液A、B、C、D、E和相应的峰面积,绘制以标准品溶液氟磺酸根浓度为Y轴、峰面积为X轴的标准曲线,拟合线性方程为:y=0.3042x-0.0223,R2=0.9992。
(4)配制待测溶液,加入3倍质量的硫酸根(以假定待测溶液中所溶解的待测样品全部为氟磺酸计),采用离子色谱检检测,检测条件如步骤(2),根据氟磺酸根峰面积和标准曲线(线性方程),计算待测溶液中氟磺酸根的浓度,再根据体积、稀释倍数,计算待测样品中氟磺酸的含量比,还可以计算出氟磺酸在待测溶液中的水解率。
综上所述:通过以上实例,0-5℃低温下用氢氧化钠/钾碱溶液使氟磺酸反应生成氟磺酸盐,可避免氟磺酸完全水解,但水解量仍干扰测试;当加入氟磺酸根3倍量的硫酸根时,可抑制氟磺酸水解转化成硫酸根,如此即创造了离子色谱仪定量检测的合适条件,同时在标准品溶液低浓度时,表现出良好线性,R2=0.9992。说明使用本发明方法处理后适用于氟磺酸纯度的检测,满足检测需求。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种氟磺酸纯度的检测方法,其特征在于,其包括:
S1:前处理:向氟磺酸标准品和待测样品分别加入一定体积的过量氢氧化钠/钾溶液进行反应,反应后用盐酸调节pH值至7-9,用淋洗液稀释过滤待用;
S2:绘制标准曲线:量取经S1处理的标准品,加入2-4倍氟磺酸标准品质量的硫酸根离子,配制梯度浓度的氟磺酸标准品溶液,采用离子色谱法检测,以氟磺酸标准品浓度和峰面积,绘制标准曲线;
S3:进样检测:量取经S1处理的待测样品,加入2-4倍待测样品质量的硫酸根离子,配制待测溶液,采用离子色谱法检测,拟合峰面积和标准曲线,计算得到待测样品中氟磺酸的含量。
2.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,S1中,反应在0-5℃下进行,反应后再用0.1mol/L盐酸调节PH值至7-9。
3.根据权利要求2所述的检测方法,其特征在于,S1中,氢氧化钠/钾溶液浓度为1mol/L。
4.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,S1中,淋洗液组成为:超纯水与乙腈按照65:35体积比混合,加入碳酸钠,得8mmol/L的碳酸钠溶液。
5.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,S2和S3中,离子色谱法检测的仪器为:配备电导检测器及阴离子色谱柱的检测器。
6.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,S2和S3中,离子色谱检测条件为:设置流速:0.8mL/min;柱温:35℃;池温:35℃;分析时间:15min;进样量:25μL;再生液:0.5wt%的H2SO4溶液;流动相配制方法为:超纯水与乙腈按照65:35体积比混合,加入碳酸钠,得8mmol/L的碳酸钠溶液。
7.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,S2和S3中,硫酸根离子的加入量为相应标准品或待测样品质量的3-4倍。
8.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,S2和S3中,硫酸根以硫酸钠或硫酸钾的形式加入。
9.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,S1中,所述过量的氢氧化钠/钾溶液,是过量1.5-2倍。
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