萃取技术在RoHS检测中的关键应用
2018-10-16


萃取技术在RoHS检测中的关键应用
1、固相萃取技术的原理:
固相萃取(Solid Phase Extraction , SPE)是一个由柱色谱分离过程、分离机理、固定相和溶剂的选择等组成的试样预处理技术,由液固和液相色谱技术相结合发展而来,与高效液相色谱有许多相似之处。SPE实现了选择性的提取、分离、浓缩三位一体的过程,操作时间短、样品量小、干扰物质少,借助于SPE 可以实现:从试样中除去对以后的分析有影响的物质、富集痕量组份、试样脱盐等。
2、固相萃取柱的类型:
常用的固相萃取柱的类型有极性柱、非极性柱、阳离子交换柱、阴离子交换柱、共价型柱等。
极性柱:CN、NH、PSA、COH、Si等,
非极性柱:C18、C8、C2、CH、CN、pH等,
阳离子交换柱:SCX、PRS、CBA等,
阴离子交换柱:SAX、PSA、NH2等,
共价型柱:PBA等。
根据目标化合物性质和样品类型选择合适的固相萃取柱。
3、固相萃取柱填料的选择:
 固相萃取技术能否在六价铬检测中应用的关键是萃取柱填料的选择。要选择一种既能对深色试样提取液脱色效果好,同时填料对六价铬又基本无吸附的固相萃取柱。像LC-Si(无键合硅胶)和LC-Florisil(硅酸镁填料)由于脱色能力不理想,不适合在六价铬检测中应用,而像活性碳填料虽然脱色效果好,但是对六价铬又具有较强的吸附性,所以也不适合在六价铬检测中应用。我们通过大量的试验,找到了能同时满足以上二方面要求的填料,试验取得了满意的结果。
4、固相萃取技术在六价铬检测中的运用:
欧盟RoHS指令中有害物质六价铬Cr6 的检测方法主要有:针对聚合物材料和电子材料的US EPA3060A碱溶提取,采用US EPA7196A比色定量检测的方法。然而提取液的颜色是困扰人们六价铬检测的一大难题,简单地采用把未加二苯卡巴肼显色的提取液作为空白的方法,很难得到满意的结果。而采用固相萃取技术操作简单、省时且效果好,回收率高,是较为理想的方法。
1.试验部分
1.1主要试剂
(a)硝酸:浓硝酸,分析纯或光谱纯,20℃~25℃避光保存;
(b)碳酸钠:无水,分析纯20℃~25℃密封保存;
(c)氢氧化钠:分析纯20℃~25℃密封保存;
(d)氯化镁:MgCl2(无水),分析纯20℃~25℃密封保存;
(e)磷酸缓冲液:将87.09gK2HPO4和68.04gKH2PO4溶解于700ml蒸馏水中,然后移至1L的容量瓶中稀释至刻度线;
(f)提取液:在1L的容量瓶中用蒸馏水溶解20.0±0.05gNaOH和30.0±0.05gNa2CO3,然后稀释至刻度线,20℃~25℃下密封保存于聚乙烯瓶中;
(g)重铬酸钾溶液:将141.4mg的干燥重铬酸钾K2Cr2O7(分析纯)溶解于蒸馏水中,然后稀释至1L(1ml=50ugCr6 );
(h)重铬酸钾标准液,将上述配置的20ml的重铬酸钾溶液稀释至100ml(1ml=10ugCr6 );
(i)硫酸10%(v/v):将经蒸馏得到的或光谱纯的10ml硫酸(H2SO4)用蒸馏水稀释至100ml;
(j)二苯卡巴肼溶液:将250mg1.5—二苯卡巴肼溶解于50ml丙酮中,然后储存于棕色瓶中;
1.2主要仪器设备
(a)分光光度计 :UV-2802S 尤尼卡;
(b)振荡器:圆周形水平振荡,频率每分钟50~150次;
(c)经校准的PH计:其精度应在±0.03,测量范围0~14;
(d)电子天平:精度为0.1mg;
(e)真空过滤器及0.45um过滤膜;
(f)立盖式多歧管装置;
(g)固相萃取柱(120/400 mesh)
1.3试验步聚
1.3.1提取
称取5g经粉碎的样品,将称好的样品放入一个适当的消解皿中,用量筒量取50±1ml提取液(1.1.f)加入到样品中,同时加入大约400mg的MgCl2(1.1.d)和0.5ml磷酸缓冲液(1.1.e),将消解皿放入振荡器中(90~95℃)恒温搅拌1小时以上。取出消解皿,用0.45um过滤膜在真空过滤器上过滤,用蒸馏水冲洗滤膜,将滤液和冲洗水移至一个100ml容量瓶中,缓慢滴加硝酸,调节溶液的PH值至7.5±0.5,并定量至100ml。
1.3.2样品的预处理
将立盖式多歧管装置(1.2.f)与固相萃取柱(1.2.g)连接好,从100ml待测液中吸取一定量通过固相萃取柱处理,取10ml蒸馏水冲洗固相萃取柱,收集经过处理后的待测液和冲洗水。
1.3.3 校准曲线
分别吸取六价铬标准溶液(1.1.h)1ml,2ml,3ml,4ml,5ml,10ml于200ml烧杯中,补加蒸馏水至50ml,加入2.0ml二苯卡巴肼溶液并搅拌,缓慢滴加硫酸(1.1.i),调节溶液PH值至2±0.5,将上述标准溶液移至100ml容量瓶中定容(相当于标准溶液中六价铬的浓度为0.1ug/ml,0.2ug/ml,0.3ug/ml,0.4ug/ml,0.5ug/ml,1ug/ml),静置5到10分钟充分显色。如果样品中Cr6 的浓度超出了原来的标准曲线范围,应利用其它浓度范围的校准曲线。将适量静置后的标准溶液置于1cm的比色皿中,在540nm处测吸光度值,并建立浓度—吸光率校正曲线。
试剂空白:在一个200ml烧杯中加蒸馏水50ml,加2.0ml二苯卡巴肼溶液并搅拌,调节溶液PH值至2±0.5并容至100ml,用此试剂空白校分光光度计归零,以排除试剂空白影响。
1.3.4样品的测定
取1.3.2经处理后的提取液补加蒸馏水至50ml,加入2.0ml二苯卡巴肼溶液并搅拌,缓慢滴加硫酸调节溶液PH值至2±0.5,将上述试样移至100ml容量瓶中并定容至100ml,测出试样的吸光度E1。采用同样方法,但不加二苯卡巴肼显色进行同样的测定,得出吸光度E2。
1.3.5结果计算
     
式中: X — 样品中六价铬的含量(mg/kg);
E1 — 试样相对于试剂空白的吸光度;
E2 — 不加二苯卡巴肼显色的试样相对于试剂空白的吸光度;
m — 样品称样量(g);
F — 校准曲线的计算因子;
V — 吸取试样的体积数(ml)
2、结果与讨论
2.1提取液经过固相萃取技术处理和未经固相萃取技术处理,采用未加二苯卡巴肼显色的提取液作为空白的检测结果比较
样品按1.3.1提取,将提取液分成2份,一份未经1.3.2固相萃取技术处理,采用未加二苯卡巴肼显色的提取液作为样品空白,直接按1.3.4和1.3.5测定和计算。另一份按1.3.2经过固相萃取技术处理,然后再按1.3.4和1.3.5测定和计算,结果见表一。

表格数据
 
表一  样品颜色对检测结果的影响
由表1可以看出,由于样品颜色较深,样品提取液颜色对检测结果影响较大,与采用固相萃取技术对提取液经过处理后的检测结果相比,相差较大。
2.2采用固相萃取技术对样品处理后检测回收率
取四种试样,每种称取5g,按1.3.1提取,然后将100ml试样分成10份,其中5份经过固相萃取柱处理,5份不过。在过固相萃取柱的5份试样中,1份作试样空白,4份分别加入浓度为10ug/ml的标准六价铬溶液1ml,5ml,10ml,30ml即相当于加入六价铬各10ug,50ug,100ug,300ug,不经过固相萃取柱脱色的样品同样加入标准,经1.3.3和1.3.4,结果见表二

表格数据
 
表二  检测结果回收率
由表二可以看出,样品经过固相萃取技术处理后的回收率为95.7~103.7%,令人满意,试验说明固相萃取柱填料对六价铬基本没有吸附,使用固相萃取柱是安全、可靠的。没有经过处理的样品,由于这类样品提取液有颜色,回收率不令人满意,说明样品颜色对六价铬的检测影响较大。
2.3检测结果重复性
取二份染料样品各5g,按1.3.1提取,经 1.3.2固相萃取柱处理,按1.3.3和1.3.4测定9次,结果见表三
 
表格数据
 
表三  采用固相萃取技术检测结果的重复性
由表三可以看出检测结果的标准偏差分别为1.2mg/kg和1.1mg/kg。由此可见,采用固相萃取技术对样品处理过程的重现性较好。
2.4结论
固相萃取柱的使用克服了提取液颜色较深样品对比色的干扰,效果比较令人满意,通过对萃取柱填料合理的选择,完全可以克服了萃取柱填料对六价铬的吸附问题,方法回收率高,且快速准确,操作简单,无须贵重仪器,所需成本低,经过固相萃取柱处理后提取液的本底吸光度大幅度降低,提高了检测的灵敏度和准确性,是一种较理想的样品前处理方法。
 
 
联系我们
电话

电话:400-888-7680

传真:0755-27808750

邮箱:273183720@qq.com

地址:深圳宝安区上南东路128号恒昌荣高新产业园4栋9A