氧弹燃烧–离子色谱法测定涂料中氯和溴的含量

百检网 2022-10-17

  全球变暖、环境恶化等生态问题让人们对绿色环保的意识越来越强,绿色电子也渐渐成为电子工业的主流趋势。近年来以欧盟为首的国际绿色环保指令,其管制范畴几乎已涵盖了所有电子相关产品。其中含卤素(包括氟、氯、溴、碘、砹,其中砹为放射性元素,产品中几乎不存在砹)的有机化合物因其毒性、致癌性、致畸性以及环境累积性受到了严格的控制。欧盟2002/95/EC[1]要求限用含溴的阻燃剂,《蒙特利尔议定书》限用5种氟氯烷碳化合物(CRCs)和3种哈龙(Halon),151个国家和组织签署《斯德哥尔摩公约》限用有机氯、六氯苯(HCB)、多氯联苯(PCBs)、多氯二苯并对二恶英(PCDDs)和对氯二苯并呋喃(PCDFs),IEC61249–2–21中规定氯含量小于900mg/kg,溴含量小于900mg/kg,二者之和小于1500mg/kg。离子色谱因其快速、准确且能同时测定4种卤素而渐渐被应用于电子检测领域,目前对电子产品的元件[2]、包装[3]、电线电缆[4–5]中卤素的测定已有报道。电子产品中所用涂料中卤素主要是卤素阻燃剂,以及一些涂料本身由含卤原料及含卤色素组成,并且多为氯化物、溴化物。笔者通过采用氧弹燃烧法对涂料进行预处理,用离子色谱法对样品吸收液中氯离子、溴离子进行定性定量分析。该方法安全、损失量少、检测效率高。

  1实验部分

  1.1主要仪器与试剂

  离子色谱仪:DIONEXICS–1500型,配有DIONEXASRS3004-mm抑制器,电导检测器,AS自动进样器,美国ThermoFisher公司;氧弹燃烧装置:PARR1109型,美国PARR仪器公司;超纯水制备仪:Milli-QAcademic型(电阻率18.2MΩ·cm),美国Millipore公司;胶囊(氧弹燃烧专用):美国PARR仪器公司;氯离子标准溶液:1.00mg/mL,中国计量科学研究院;溴离子标准溶液:1.00mg/mL,中国计量科学研究院;碳酸钠、碳酸氢钠:分析纯;实验用水为超纯水。

  1.2色谱条件

  色谱柱:IonPacAS22阴离子色谱柱(250mm×4mm);IonPacAG22保护柱;流动相:4.5mmol/LNa2CO3–1.4mmol/LNaHCO3,流速为1.0mL/min;进样体积:25μL;外标法定量。

  1.3样品前处理

  称取0.2g涂料样品至胶囊内,移取5mL吸收液置于氧弹燃烧装置中,将已称好样品的胶囊用镍丝连接到两个点火丝杆,镍丝弯曲点与胶囊接触良好,悬于镍坩埚之上。拧紧氧弹盖,保持氧弹完全密封,避免弹桶剧烈摇晃,向氧弹中缓慢充入氧气,直至压力达2.5~3.0MPa,放尽管路内余氧。将氧弹燃烧装置完全浸没在冷却水中,连接点火电*,点火,冷却吸收30min后,将氧弹燃烧装置从水中取出,缓慢、均匀地放气,以不少于2min的时间使压力减至常压,用吸收液反复冲洗弹桶内部、坩埚及点火丝杆,转移至25mL容量瓶,用吸收液定容。样液经0.45μm针筒式过滤器过滤后,待测。取空白胶囊,按以上步骤制备空白溶液。

  2结果与讨论

  2.1吸收液

  对4.5mmol/LNa2CO3–1.4mmol/LNaHCO3和超纯水两种吸收液进行了考察,实验表明两种吸收液对氯离子和溴离子均有较好的吸收,但对于氯、溴含量较高的样品4.5mmol/LNa2CO3–1.4mmol/LNaHCO3作为吸收液效果更好,故实验选用4.5mmol/LNa2CO3–1.4mmol/LNaHCO3作为吸收液。

  2.2流动相流速

  由于涂料在燃烧后杂质较多,实验选择流动相流速为1.0mL/min,相对于IonPacAS22的推荐流速1.2mL/min,在该流速下氯、溴离子可以得到较好的分离。氯、溴离子混合标准溶液色谱图见图1。

  2.3工作曲线方程及检出限

  利用氯、溴离子标准溶液配制含氯离子、溴离

  子1,2,5,10,20mg/L的混合标准系列溶液。在1.2色谱条件下进样分析,以被测组分峰面积Y对被测离子质量浓度X(mg/L)绘制工作曲线,得两种离子的线性方程和相关系数,以3倍信噪比确定检出限,结果见表1。

  2.4回收率与精密度试验

  用该法对涂料样品进行测定,然后添加浓度为3.2mg/L的标准溶液进行加标回收试验,重复6次,测定结果、回收率和相对标准偏差计算结果见表2。

  2.5样品分析

  采用该方法对电子产品生产过程中使用的5种涂料样品进行检测,测定结果见表3。其中样品2离子色谱图见图2。根据IEC61249–2–21中对电子产品中氯、溴含量的规定,所测样品中样品4氯离子含量超标,其余样品中氯、溴离子含量均在限量之内。

  3结语

  建立了氧弹燃烧–离子色谱法检测涂料中氯、溴含量的方法。在拟定的实验条件下,两种离子得到了很好的分离。该方法简便、快速,灵敏度高,适用于涂料中氯和溴含量的测定。

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