分光光度法檢測聚酯用鈦系催化劑中鈦元素的研究

于博昊　沈　杰　張　磊　張玲帆　陶　衛(wèi)　張維冰

(華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院,200237 上海)

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分光光度法檢測聚酯用鈦系催化劑中鈦元素的研究

于博昊沈杰張磊張玲帆陶衛(wèi)張維冰*

(華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院,200237 上海)

通過采用分光光度法對聚酯用鈦系催化劑中鈦元素含量進(jìn)行測定，從精密度，回收率，重復(fù)性和檢出限四個(gè)方面對其進(jìn)行方法學(xué)評價(jià)，建立了對該類催化劑中鈦元素分析方法。結(jié)果表明，該方法回收率在100%～105%之間；精密度測試RSD為0.33%，檢出限和定量限分別為0.0455mg/L和0.0152mg/L。

分光光度法鈦元素檢測方法

1　前言

聚酯，被稱為滌綸、達(dá)克綸、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，是一種常見的化工原料。它主要由對苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)縮聚產(chǎn)生，被廣泛的應(yīng)用在纖維、薄膜、包裝瓶、工程塑料等領(lǐng)域[1]。在化纖行業(yè)中，以聚酯為原料生產(chǎn)的滌綸大約占據(jù)80 %的市場份額。

目前，在聚酯的生產(chǎn)中，催化劑的使用必不可少，其中主要的催化劑有銻系催化劑、鍺系催化劑和鈦系催化劑。在這些催化劑中，銻系催化劑最為成熟，效果好，活性適中，價(jià)格便宜，副反應(yīng)少，但該催化劑在反應(yīng)過程中容易被還原，使產(chǎn)品成灰色，同時(shí)在染色工序中被浸出，對環(huán)境形成污染[2,3]。鍺系催化劑具有良好活性，但該類催化劑價(jià)格昂貴。鈦系催化劑來源廣泛，對環(huán)境無污染。因此，新型的聚酯采用鈦系催化劑被大量開發(fā)和應(yīng)用。在聚酯的生產(chǎn)中，催化劑含量的監(jiān)控是產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要影響因素，對鈦系催化劑含量進(jìn)行檢測是分析工作者研究和關(guān)注的重要內(nèi)容。

鈦及其化合物的分析主要有分光光度法[4-6]和原子光譜法[7,8]。原子光譜法是利用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)對處理后的樣品進(jìn)行檢測。分光光度法是利用鈦在酸性介質(zhì)中能與過氧化氫或者其他顯色劑進(jìn)行顯色反應(yīng)生成穩(wěn)定的配合物來測定鈦元素及二氧化鈦的含量。相對于電感耦合等離子體原子發(fā)色光譜法，分光光度法具有簡單、成本低廉、方便等特點(diǎn)。

本實(shí)驗(yàn)用分光光度法對聚酯用鈦系催化劑中鈦元素進(jìn)行測定，從樣品前處理，分析方法學(xué)建立，以期為企業(yè)研發(fā)的鈦系催化劑中鈦元素的分析檢測提供一個(gè)穩(wěn)定、可靠的分析方法。

2　實(shí)驗(yàn)部分

2.1儀器及工作參數(shù)

721型分光光度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司，3 cm比色皿)；優(yōu)普系列超純水機(jī)UPW-II-90Z(上海優(yōu)普實(shí)業(yè)有限公司)。分析波長：410 nm。參比：超純水。

2.2試劑及標(biāo)準(zhǔn)溶液

濃硫酸(分析純，國藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑有限公司)；過氧化氫(分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司)；硫酸銨(分析純，國藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑有限公司)；超純水(18.3 MΩ.cm)；其他所用試劑均為分析純以上。

鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 mg/L)：將0.1668 g二氧化鈦、5.000 g硫酸銨和10 mL硫酸加入到100 mL燒杯中加熱溶解，自然冷卻后，將溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中定容。將1000 mg/L鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液用水稀釋10倍得到100 mg/L的鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.3樣品前處理及標(biāo)準(zhǔn)曲線配制

樣品前處理：用100 mL三角燒瓶稱取質(zhì)量約為100 mg聚酯用鈦系催化劑，加入10 mL濃硫酸，將樣品加熱到溶液呈深褐色，在此條件下逐滴滴加過氧化氫溶液，同時(shí)不斷搖勻，使溶液脫色至無色透明，然后停止加入過氧化氫溶液。待溶液冷卻至室溫后，轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中定容。移取10 mL的上述溶液加入到50 mL容量瓶中，然后加入5 mL的過氧化氫溶液顯色，最后用蒸餾水定容，待顯色5分鐘后，在分光光度計(jì)410 nm波長處，用3 cm比色皿，水為參比測定溶液的吸光度。

標(biāo)準(zhǔn)曲線配制：用移液管分別移取100 mg/L的鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液0 mL、1 mL、2 mL、3 mL、4 mL、5 mL注入50 mL的燒杯中。分別向各燒杯中加入20 mL的蒸餾水和10 mL的硫酸溶液，搖勻后各加入5 mL過氧化氫溶液，最后轉(zhuǎn)移至50 mL的容量瓶中，用超純水定容，待顯色后得鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度分別為0 mg/L、2 mg/L、4 mg/L、6 mg/L、8 mg/L、10 mg/L。

3　結(jié)果與討論

標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定：根據(jù)鈦含量對應(yīng)的吸光度繪制出工作曲線，以吸光度和濃度為0 mg/L、2 mg/L、4 mg/L、6 mg/L、8 mg/L、10 mg/L進(jìn)行線性擬合，得線性方程為Y=0.0468X-0.0016，R2=0.9998，工作曲線如圖1所示。

圖1　鈦元素標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

3.1鈦含量測試結(jié)果及精密度測定

將聚酯用鈦系催化劑按照2.3進(jìn)行處理后，利用分光光度對鈦元素含量進(jìn)行測試，樣品測量結(jié)果及精密度如表1所示。由表1可知，聚酯用鈦系催化劑中鈦元素含量為2.65%，該方法測試精密度為0.33%，具有良好的穩(wěn)定性。

表1　分光光度法測定的數(shù)據(jù)及精密度

3.2鈦元素加標(biāo)回收率測試

在聚酯用鈦系催化劑溶解后，定容至100 mL容量瓶，取10 mL的處理溶液至50 mL容量瓶中，同時(shí)加入不同體積的 10 mg/L的鈦標(biāo)準(zhǔn)溶進(jìn)行加標(biāo)回收測試。分別加標(biāo)50 %和100 %，測試條件參數(shù)同2.3，測得回收率如表2。由表2中數(shù)據(jù)可以看出，該方法加標(biāo)回收率良好。

表2　加標(biāo)回收率

3.3方法檢出限與定量限

方法檢出限的計(jì)算，以乙二醇(分析純)為基體做樣品空白11份，進(jìn)行相同操作，對樣品進(jìn)行測試，測定結(jié)果如表3所示，以吸光度標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍與標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率的比值，計(jì)算得到儀器的檢出限為0.0455 mg/L，以吸光度標(biāo)準(zhǔn)偏差的10倍與標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率的比值，計(jì)算得到儀器的定量限為0.152 mg/L。

3.4方法準(zhǔn)確性對比

利用ICP-AES對分光光度法的測試結(jié)果進(jìn)行對比，對同一聚酯用鈦系催化劑樣品，按照2.3進(jìn)行樣品前處理，利用ICP-AES對溶液進(jìn)行測試，測得的鈦元素含量如表4所示。通過與分光光度法結(jié)果進(jìn)行比較，其相對偏差為1.9 %，表明分光光度法與ICP-AES測試結(jié)果一致。

表3　檢出限與定量限

表4　ICP-AES測定聚酯用鈦系催化劑中鈦元素含量

4　結(jié)論

用分光光度法對聚酯用鈦系催化劑中鈦元素含量進(jìn)行了分析檢測，從樣品前處理、精密度、回收率、檢出限和定量限等方面進(jìn)行了分析。分光光度法對聚酯用鈦系催化劑中鈦含量的檢測，方法準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，適用于不同配體、不同二元醇作為溶劑的鈦系催化劑中鈦含量的檢測。

[1]苑娜娟.鈦系聚酯催化劑的工業(yè)應(yīng)用進(jìn)展.廣州化工[J]，2015，43(13)：30-31.

[2]周杰靈.新型鈦系聚酯催化劑的應(yīng)用研究 .聚酯工業(yè)[J]，2013，26(3)：25-34.

[3]宋云瑞，張紀(jì)梅，臧國強(qiáng) .新型鈦系聚酯催化劑的催化性能研究.合成纖維工業(yè)[J]，2014，37(6)：36-38.

[4]GB/T 12910-1991.紙和紙板二氧化欽含量的測定法[S]

[5]羅敏.紫外分光光度法測定聚酯纖維中二氧化鈦含量.應(yīng)用化工[J]，2006，35(2)：144-146．

[6]張建輝，楊代明，李曉燕.魔芋凝膠食品中二氧化鈦含量的測定.食品與機(jī)械[J]，2008，24(1)：121-123．

[7]趙林同，沈珂，殷新.ICP-AES測定口香糖中的Ti.光譜實(shí)驗(yàn)室[J]，2007，24(4)：662-663.

[8]彭青枝，潘思軼，李濤.ICP-AES測定面粉中二氧化鈦.中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志[J] ，2008，18(9):1768-1769.

Study on spectrophotometric determination of titanium dioxide in titanium-containing catalyst for polyester.

Yu Bohao，Shen Jie，Zhang Lei，Zhang Lingfan，Tao Wei，Zhang Weibing*

(Research Center of Analysis,Test East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China)

Determination of titanimum dioxide in titanium-containing catalyst for polyester by spectrophotometric was studied.The method was evaluated from precision,recovery,repeatability and detection limit.The recovery was between 100%-105% and the relative standard deviation was 0.33 %.The limits of detection and quantitation were 0.0455mg/L and 0.0152mg/L respectively.

spectrophotometric;titanium dioxide;detection method

項(xiàng)目得到基礎(chǔ)科研用化學(xué)試劑共性關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用示范項(xiàng)目(2015BAK44B00)資助。

于博昊，女，1982年出生，工程師，主要研究方向：光譜分析。

10.3936/j.issn.1001-232x.2016.04.008

2016-03-17