微波消解前处理-电感耦合等离子体发射光谱法检测异戊橡胶中钛含量

摘要：用微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）检测异戊橡胶（IR）中钛质量分数。结果表明，消解体系为硝酸/硫酸/双氧水（体积比为6/1/1）、谱线波长为334.940 nm、ICP-OES仪射频功率为1300 W、雾化气流量为0.55mL·min-1、进样量为1.5 mL·min-1、等离子气体流量为10 L·min-1时，检测的IR钛质量分数相对标准偏差为1.07%，加标回收率为95.2％～105.3％。该检测方法快速、、灵敏度高，满足IR中钛含量的检测要求。

异戊橡胶（IR）主要分为顺式-1，4-IR，反式-1， 4-IR和3，4-IR三大类。顺式-1，4-IR是一种通用型合成橡胶，由于其分子结构和性能与天然橡胶（NR）非常相似，是合成橡胶中综合性能好的胶种之一，也是IR应用广泛的胶种。作为NR理想的替代品，顺式-1，4-IR广泛用于民用与工业橡胶制品中。其中，钛系催化剂合成的顺式-1，4-IR中顺式-1，4-丁二烯质量分数大（0. 97～0. 98），且相对分子质量小，相对分子质量分布宽，凝胶质量分数大，易于加工。目前，世界IR生产所用催化剂以钛系催化剂为主，生产工艺均为传统的溶液聚合法。若IR中钛质量分数太大，会促进IR老化，影响产品质量。因此对IR中钛含量进行检测非常必要。

  目前常用的钛质量分数检测方法有分光光度法和硫酸铁铵滴定法，这两种方法比较成熟但检出限高、试样前处理试剂消耗量大、耗时长且耗费人力。微波能穿透试样，在短时间内提升消解液温度，使试样消解，节约试样处理时间，且待测元素在密闭的消解罐内无损失。电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）作为一种有效的痕量分析检测技术，具有试剂消耗量小、灵敏度高、步骤简单等优点。

  本文采用微波消解-ICP-OES法测定IR中钛质量分数，为IR中钛质量分数的便捷检测提供思路。

1 实验

1. 1 主要原材料与试剂

IR，国内某公司产品。钛标准溶液，浓度为1 000 mg·L-1，国家有色金属及电子材料分析测试中心提供。硝酸，优级纯；盐酸，分析纯；双氧水，优级纯；国药集团化学试剂有限公司产品。

1. 2 主要仪器

MASTER-16型超高压微波消解仪，8300型ICP-OES仪, 超纯水制备仪。

1. 3 测试条件

ICP-OES仪功辅助气流量为0. 2 L·min-1，冲洗时间为25 s，观测方式为水平，读数为2次。

1. 4 微波消解处理

称取0. 1 g（至0. 000 1 g）试样于消解罐中，加入酸和双氧水，充分振摇混合。采用程序升温进行微波消解，升温程序为：1,150 ℃,10min，2, 200℃，30 min至消解结束。从消解罐中取出自然冷却试样，将消解液移入50 mL容量瓶中，用三

级水定容，摇匀，待测。

2 结果与讨论

2. 1 消解体系

采用微波消解法处理橡胶时，常用的消解试剂有硝酸、盐酸和硫酸等或其混合物。实验考察了4种酸类消解体系对IR的消解能力，结果见表1。从表1可以看出，硝酸/硫酸/双氧水和硝酸//双氧水消解体系对试样的消解能力较好。考虑到对玻璃器皿有腐蚀作用，且雾化室材质对耐受性有一定要求，因此选择硝酸/硫酸/双氧水为作为消解体系。

表1 不同消解体系对IR的消解能力

消解后现象  有部分沉淀   有部分沉淀        溶解          溶解

选择优化的谱线对待测元素的定性和定量分析尤为重要。一般应选择响应值大、信背比

小的谱线作为元素的分析谱线。选择波长为334. 940 nm的谱线作为钛元素的分析谱线。

2.3  ICP-OES仪测试条件

通过试验确定ICP-OES仪的射频功率为1 300 W，雾化器流量为0. 55 L·min-1，进样量为1. 5 mL·min-1，等离子气体流量为10 L·min-1，在此条件下测试能够获得

较大的响应值。

2.4 钛标准溶液浓度与响应值的关系

配制浓度分别为0. 01，0. 02，0. 05，0. 1，0. 5， 1，2和5 mg·L-1的钛标准溶液，测试各浓度下的响应值，再以响应值为纵坐标，以钛标准溶液浓度为横坐标做标准曲线，由此得出拟合线性回归方程y=1 036 428. 4 x＋12 564. 6，相关系数为0. 9999。结果表明，钛浓度在0. 01～5. 0mg·L-1范围内与响应值的线性关系良好。

2.5 测试精密度

对标准溶液连续测试11次，以测试值标准偏差的3倍作检出限，经计算得到检出限为0.01 mg·L-1。取相同试样溶液平行测试10次，进行精密度试验，结果可以看出，IR中钛质量分数测试值的相对标准偏差（RSD）为1. 07%（一般RSD＜5%为宜），说明本方法稳定性和重复性好，结果、可靠。

2. 6 回收率

对已知浓度钛溶液进行加标回收率试验，结果可以看出，测试值与实际值接近，回收率为95.2%～105.3%，说明测试结果比较可靠。

3 结论

通过对相关工作条件参数的优化，建立了用微波消解前处理，ICP-OES法测定IR中钛质量

分数的方法。探讨消解体系、谱线波长以及ICP-OES仪射频功率、雾化气流量、进样量对钛标准溶液谱线强度的影响，得出响应值大时测试IR中钛质量分数的优条件。结果表明：消解体系为硝酸/硫酸/双氧水（体积比为6/1/1），谱线波长为334. 940 nm，ICP-OES仪射频功率为1300W、雾化气流量为0. 55 mL·min-1、进样量为1. 5mL·min-1、等离子气体流量为10 L·min-1时， RSD为1. 07%，加标回收率为95.2％～105.3％，检测方法快速、、灵敏度高，满足测试IR中钛质量分数的要求。