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氧彈燃燒–離子色譜法測定涂料中氯和溴的含量

作者:宋檢 時間:2022-10-17 來源:互聯網

  全球變暖、環境惡化等生態問題讓人們對綠色環保的意識越來越強,綠色電子也漸漸成為電子工業的主流趨勢。近年來以歐盟為首的國際綠色環保指令,其管制范疇幾乎已涵蓋了所有電子相關產品。其中含鹵素(包括氟、氯、溴、碘、砹,其中砹為放射性元素,產品中幾乎不存在砹)的有機化合物因其毒性、致癌性、致畸性以及環境累積性受到了嚴格的控制。歐盟2002/95/EC[1]要求限用含溴的阻燃劑,《蒙特利爾議定書》限用5種氟氯烷碳化合物(CRCs)和3種哈龍(Halon),151個國家和組織簽署《斯德哥爾摩公約》限用有機氯、六氯苯(HCB)、多氯聯苯(PCBs)、多氯二苯并對二惡英(PCDDs)和對氯二苯并呋喃(PCDFs),IEC61249–2–21中規定氯含量小于900mg/kg,溴含量小于900mg/kg,二者之和小于1500mg/kg。離子色譜因其快速、準確且能同時測定4種鹵素而漸漸被應用于電子檢測領域,目前對電子產品的元件[2]、包裝[3]、電線電纜[4–5]中鹵素的測定已有報道。電子產品中所用涂料中鹵素主要是鹵素阻燃劑,以及一些涂料本身由含鹵原料及含鹵色素組成,并且多為氯化物、溴化物。筆者通過采用氧彈燃燒法對涂料進行預處理,用離子色譜法對樣品吸收液中氯離子、溴離子進行定性定量分析。該方法安全、損失量少、檢測效率高。

  1實驗部分

  1.1主要儀器與試劑

  離子色譜儀:DIONEXICS–1500型,配有DIONEXASRS3004-mm抑制器,電導檢測器,AS自動進樣器,美國ThermoFisher公司;氧彈燃燒裝置:PARR1109型,美國PARR儀器公司;超純水制備儀:Milli-QAcademic型(電阻率18.2MΩ·cm),美國Millipore公司;膠囊(氧彈燃燒專用):美國PARR儀器公司;氯離子標準溶液:1.00mg/mL,中國計量科學研究院;溴離子標準溶液:1.00mg/mL,中國計量科學研究院;碳酸鈉、碳酸氫鈉:分析純;實驗用水為超純水。

  1.2色譜條件

  色譜柱:IonPacAS22陰離子色譜柱(250mm×4mm);IonPacAG22保護柱;流動相:4.5mmol/LNa2CO3–1.4mmol/LNaHCO3,流速為1.0mL/min;進樣體積:25μL;外標法定量。

  1.3樣品前處理

  稱取0.2g涂料樣品至膠囊內,移取5mL吸收液置于氧彈燃燒裝置中,將已稱好樣品的膠囊用鎳絲連接到兩個點火絲桿,鎳絲彎曲點與膠囊接觸良好,懸于鎳坩堝之上。擰緊氧彈蓋,保持氧彈完全密封,避免彈桶劇烈搖晃,向氧彈中緩慢充入氧氣,直至壓力達2.5~3.0MPa,放盡管路內余氧。將氧彈燃燒裝置完全浸沒在冷卻水中,連接點火電*,點火,冷卻吸收30min后,將氧彈燃燒裝置從水中取出,緩慢、均勻地放氣,以不少于2min的時間使壓力減至常壓,用吸收液反復沖洗彈桶內部、坩堝及點火絲桿,轉移至25mL容量瓶,用吸收液定容。樣液經0.45μm針筒式過濾器過濾后,待測。取空白膠囊,按以上步驟制備空白溶液。

  2結果與討論

  2.1吸收液

  對4.5mmol/LNa2CO3–1.4mmol/LNaHCO3和超純水兩種吸收液進行了考察,實驗表明兩種吸收液對氯離子和溴離子均有較好的吸收,但對于氯、溴含量較高的樣品4.5mmol/LNa2CO3–1.4mmol/LNaHCO3作為吸收液效果更好,故實驗選用4.5mmol/LNa2CO3–1.4mmol/LNaHCO3作為吸收液。

  2.2流動相流速

  由于涂料在燃燒后雜質較多,實驗選擇流動相流速為1.0mL/min,相對于IonPacAS22的推薦流速1.2mL/min,在該流速下氯、溴離子可以得到較好的分離。氯、溴離子混合標準溶液色譜圖見圖1。

  2.3工作曲線方程及檢出限

  利用氯、溴離子標準溶液配制含氯離子、溴離

  子1,2,5,10,20mg/L的混合標準系列溶液。在1.2色譜條件下進樣分析,以被測組分峰面積Y對被測離子質量濃度X(mg/L)繪制工作曲線,得兩種離子的線性方程和相關系數,以3倍信噪比確定檢出限,結果見表1。

  2.4回收率與精密度試驗

  用該法對涂料樣品進行測定,然后添加濃度為3.2mg/L的標準溶液進行加標回收試驗,重復6次,測定結果、回收率和相對標準偏差計算結果見表2。

  2.5樣品分析

  采用該方法對電子產品生產過程中使用的5種涂料樣品進行檢測,測定結果見表3。其中樣品2離子色譜圖見圖2。根據IEC61249–2–21中對電子產品中氯、溴含量的規定,所測樣品中樣品4氯離子含量超標,其余樣品中氯、溴離子含量均在限量之內。

  3結語

  建立了氧彈燃燒–離子色譜法檢測涂料中氯、溴含量的方法。在擬定的實驗條件下,兩種離子得到了很好的分離。該方法簡便、快速,靈敏度高,適用于涂料中氯和溴含量的測定。

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