ICP-OES法測定橡膠復合催化劑中釹、鋁含量

(新疆天利石化控股有限公司分析檢測中心 獨山子 833699)

1 引言

異戊二烯橡膠裝置聚合反應(yīng)用復合催化劑，是釹系催化劑和鋁系催化劑復配后的復合稀土催化劑，催化劑中釹、鋁含量是指導聚合反應(yīng)原料配方、調(diào)解反應(yīng)參數(shù)的關(guān)鍵參數(shù)，須準確定量。文中采用的ICP-OES法具有準確可靠，重復性高，多元素測定等優(yōu)點?？煞€(wěn)定準確地對催化劑中釹、鋁進行測定，以滿足生產(chǎn)需求。

2 實驗部分

2.1 樣品

樣品為新疆天利實業(yè)總公司異戊二烯橡膠裝置聚合反應(yīng)用復合催化劑。取樣前須參照專利商說明了解安全注意事項。取樣瓶沖氮氣，現(xiàn)場管線連續(xù)流動取樣，樣品取回后立即進行制備。

2.2 試劑及標準溶液

實驗用水為去離子水經(jīng)高純水儀純化，電導率<0.5μs/cm；鹽酸，正己烷均為優(yōu)級純；氬氣，純度>99.99%。

標準溶液為國家有色金屬及電子材料分析測試中心生產(chǎn)的釹、鋁，含量均為1000μg/mL。釹、鋁混合標準溶液配制：準確移取釹1000μg/mL標準溶液2mL、4mL、6mL、8mL、10mL于100mL容量瓶中，準確移取鋁1000μg/mL標準溶液5mL、10mL、15mL、20mL、30mL于于同一容量瓶中，由低到高依次對應(yīng)濃度，分別加入5mL鹽酸，用去離子水定容，搖勻，此混合溶液濃度為含釹20ug/鋁50μg/mL、釹40ug/鋁100μg/mL、釹60ug/鋁150μg/mL、釹80ug/鋁200μg/mL、釹100ug/鋁300μg/mL。

2.3 儀器和工作條件

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀：Thermo ICAP 6300，為美國熱電公司生產(chǎn)。

工作條件：ICP光源射頻發(fā)生器：發(fā)射功率1150W；蠕動泵加同心霧化器：輔助氣流0.5L/min，霧化氣流量0.7L/min，蠕動泵速50rpm；檢測器：溫度-46℃，光室溫度38℃±0.2℃，觀察高度16mm；載氣：壓力0.6Mpa，必須驅(qū)氣兩小時以上才能進行分析，待機時氬氣壓力保持在0.1～0.2Mpa；分析譜線：釹為406.109nm；鋁為309.271nm。

自動萃取儀器(包括萃取瓶及泵等)，至少要能夠滿足2個樣品和1個空白的同時萃取。

2.4 試樣制備[1]

樣品搖勻，稱取10±2g樣品(精確至0.0001g)，加入至150mL三角具塞燒瓶內(nèi)，加入10mL正己烷，10mL高純水，再加5mL鹽酸搖勻。將處理后樣品轉(zhuǎn)入150mL分液漏斗中。用10mL正己烷和10mL水分別清洗三角具塞燒瓶，重復此操作共3次，共計使用30mL正己烷和30mL水，清洗后的溶劑均倒入分液漏斗中，萃取10min，將下層水相放到1000mL容量瓶中。再用30mL高純水和1mL濃鹽酸清洗三角具塞燒瓶，清洗后的溶劑均倒入分液漏斗(油相)中，萃取10min，將下層水相放到1000mL容量瓶中，重復此操作共2次。高純水定容1000mL容量瓶，搖勻待測。以水代替樣品，按與試樣制備相同的步驟進行空白試樣的制備。

2.5 標準樣品配置

使用標準溶液(1.2)逐級稀釋，配制單元素標液(也可配制混合標液)，具體見表1。

表1 標準樣品 μg/mL

2.6 結(jié)果結(jié)算

按下式計算元素的質(zhì)量分數(shù)(%)

式中a為校準曲線上元素的質(zhì)量濃度，μg/mL；m為樣品質(zhì)量，g；V為稀釋體積，mL。

3 結(jié)果與討論

3.1 分析譜線的選擇[2]

分析譜線的選擇原則一般是選擇干擾少，靈敏度高的譜線；同時應(yīng)考慮分析對象：對于微量元素的分析，采用靈敏線，而對于高含量元素的分析，可采用弱線。因催化劑樣品中元素含量是常量，應(yīng)選擇干擾小，穩(wěn)定性好，靈敏度低的譜線。使用多條靈敏譜線掃描對比測試樣品，本法選擇406.109nm測定釹元素、選擇309.271nm測定鋁元素。

3.2 射頻功率的影響[3]

以1.5表1中4#標樣在不同射頻功率下對釹、鋁進行掃描，發(fā)現(xiàn)功率為1150W時強度適中，信背比最高，因此本法選擇射頻功率為1150W。

3.3 樣品制備討論及小試樣品回收率

樣品含有正己烷溶劑較易揮發(fā)，釹元素較活潑，見空氣即發(fā)生劇烈反應(yīng)，樣品底部還有常溫下析出的不溶物，因此將釹,鋁完全萃取不易做到。通過完全模擬工藝催化劑制備過程，使用工廠三劑在實驗室內(nèi)小試，準確配制釹、鋁樣品，通過不斷改變萃取時間、萃取溶劑用量和萃取次數(shù)等等參數(shù)，最后得出按1.4步驟進行樣品制備所得結(jié)果回收率最高，且樣品取回后須立即進行樣品配制，否則隨著放置時間，樣品中釹結(jié)果逐漸降低。本法配制樣品回收率如下表2。

表2 小試樣品回收率(n=8) %

3.4 加標回收和精密度

選擇3個復合催化劑樣品進行測定，并再對選定樣品加入一定量的釹、鋁進行測定并計算回收率。因樣品取回需立即進行樣品制備，現(xiàn)條件只能同時萃取8個，4個樣品，4個加標樣品，所以每個樣品測定4次，取4次測定結(jié)果的相對標準偏差來考察精密度。結(jié)果見表3和表4。

表3 釹元素加標回收及精密度(n=4) μg/mL

表4 鋁元素加標回收及精密度(n=4) μg/mL

4 結(jié)論

針對異戊二烯橡膠復催化劑特性，樣品取回(氮封狀態(tài))后立即通過酸化、萃取等方法制備樣品，然后采用ICP-OES法，選取合適的工作條件，測定復合催化劑中有效組分釹、鋁元素含量。方法驗證結(jié)果顯示：該方法準確可靠，重復性好，可滿足指導工藝生產(chǎn)的需求。