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分光光度法测定含银功能纤维中的银含量

发布时间:2014-05-09 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:645

含银功能性纤维作为一种新型纺织纤维,以其除臭、抗菌、抗静电、防辐射、医疗保健等功能得到广泛的关注和应用[1–3]。由于含银功能性纤维的特殊功能以及银本身较高的价值,采用含银功能性纤维制成的服装价格较高。银含量直接影响含银功能性纤维的功能,因此它也是评定含银功能性纤维质量的一项重要指标。银含量定量分析方法主要有滴定法、分光光度法[4]、电感耦合等离子体原子发射光谱法[5]、原子吸收光谱法[6]等。与其它几种分析方法相比,分光光度法具有操作简单,所需仪器成本较低,分析精度高等优势。笔者采用双硫腙–四氯化碳萃取分光光度法对含银功能性纤维上银元素含量进行测定,与文献方法相比,该方法灵敏度高,测定结果准确可靠。

1实验部分

1.1主要仪器与试剂

分光光度计:UV1800型,日本岛津公司;银纤维长丝样品(70D):济南丽丝特纤维有限公司;盐酸、硝酸、硫酸、氯化钠、乙酸钠、双硫腙、四氯化碳:分析纯;硝酸–乙酸钠缓冲溶液:pH4.7,取250g无水乙酸钠溶于500mL水中,加入64mL硝酸,用水释稀至1000mL;氯化钠–盐酸反萃取溶液:称取50g氯化钠溶于0.02mol/L盐酸中,并以盐酸(0.02mol/L)稀释至500mL;EDTA溶液:250g/L,称取125gEDTA(乙二胺四乙酸二钠)于500mL烧杯中,加入300mL水,缓慢加入40mL氢氧化钠溶液(400g/L),搅拌至EDTA完全溶解,用水稀释至500mL,混匀,保存于塑料瓶中;移取50mL上述EDTA溶液,用水稀释至250mL,混匀,此溶液质量浓度为50g/L;双硫腙–四氯化碳储备溶液:1g/L,称取0.10g双硫腙溶于100mL四氯化碳中,干过滤于500mL分液漏斗中,加入300mL氨水(1+99),振荡萃取1min,分层后弃去有机相,水相中滴加硫酸(1+4)至溶液由橙黄变为蓝紫色为止,加入100mL四氯化碳,振荡萃取1min,将分层后有机相过滤于棕色容量瓶中,冷暗处保存;双硫腙–四氯化碳工作溶液:1g/L,移取5.00mL双硫腙–四氯化碳储备溶液于100mL棕色容量瓶中,用四氯化碳稀释至标线,混匀,冷暗处保存;银储备标准溶液:100.0μg/mL,准确称取约0.15gAgNO3(分析纯,99.8%,精确至0.0001g)溶解于30mL硝酸溶液(1+1)中,移入1000mL容量瓶中,用水稀释至标线,混匀;银标准工作溶液:10.0μg/mL,移取一定体积银储备溶液至100mL容量瓶中,用3%的硝酸溶液定容至标线。

1.2方法原理

将银纤维上的银转移到硝酸银溶液中后,在EDTA和柠檬酸存在下,于pH4~5时用双硫腙四氯化碳萃取,然后用氯化钠–盐酸溶液反萃取,分离干扰元素。在pH4~5时用定量体积的双硫腙四氯化碳溶液萃取银,在分光光度计上于波长620nm处测量有机相因双硫腙与银络合而减少的吸光度,从工作曲线上查出对应的银质量,计算出银的质量分数。

1.3样品处理

称取约0.3g银/锦纶纤维样品,放入烧杯,加入5mL浓硫酸,此时样品开始变黑并开始溶解,溶液变成棕黑色。将烧杯放到400℃恒温电炉上加热,样品进一步溶解完全,溶液颜色逐渐加深,最后变成深黑色。加热约5min后,加入5mL浓硝酸(此时溶液温度很高,小心浓硝酸溅出),溶液中有棕黄色烟冒出,溶液颜色逐渐由深黑转为透明,继续加热约5min后,成为均一透明的浅黄色溶液。转移到100mL容量瓶并加水稀释至刻度,溶液颜色进一步变浅,但仍均一透明,未见沉淀物出现,由此可见,经磺酸化处理后,银纤维能完全消解。采用浓硫酸/浓硝酸体系对银/锦纶纤维样品进行重复性试验,样品均能完全消解。

2结果与讨论

2.1样品消解方法

(1)浓硝酸消解法。称取约0.3g银/锦纶纤维样品,放入烧杯中,加入10mLHNO3溶液(1+1),此时观察到纤维迅速溶解,并生成黄色粘稠状的溶液。盖上观察玻璃,加热样品至(95±5)℃,不沸腾蒸馏10~15min。冷却后加入5mL浓HNO3,重新加盖回流加热30min,观察到有棕黄色烟生成。在(95±5)℃不沸腾加热2h,溶液变成浅黄色,但仍能观察到部分黄色絮状物。加水稀释后,溶液中生成了大量白色絮状沉淀,说明溶液中尚有未消解完全的锦纶高聚物。(2)微波辅助消解法。称取约0.3g银/锦纶纤维样品,放入微波消解罐中,加入5.0mL硝酸,5.0mL蒸馏水,2.0mL30%的双氧水,此时样品成棕黄色溶液,有粘稠状。然后将消解罐放到微波消解仪上,先在功率200W下工作3min,而后将功率调节为400W,保持5min,再将功率调至600W,保持5min,冷却,打开内罐,置于加热板上,加热除去氮氧化物,至棕黄烟冒尽,此时剩余溶液呈黄色,较为粘稠。将溶液转移至容量瓶中并加水稀释至100mL后,仍然有白色絮状物出现。说明在此消解条件下,样品中的锦纶仍有部分未消解完全。(3)浓硫酸/浓硝酸消解法。按照1.3方法进行。从上述3种前处理结果可以看出,银纤维上的基纤维,尤其是锦纶,涤纶等聚合物纤维较难溶解,必须将样品用浓硫酸进行磺酸化处理才能得到澄清均一的溶液,便于后续检测。磺酸化后直接湿法消解需要时间短,所需的设备少,成本低,操作方便快捷,因此选择磺酸化后湿法消解作为银纤维的前处理方法。

2.2检测波长

双硫腙–四氯化碳溶液在620nm处有最大吸收[7],而与银络合后在此处几乎无吸收。采用紫外可见分光光度计测试双硫腙–四氯化碳溶液在350~800nm之间的紫外可见光谱,试验发现在620nm处有最大吸收,最终确定选用620nm作为测定波长。

2.3吸光度稳定性试验

银含量的测定依赖于吸光度的变化,因此吸光度的稳定性至关重要。首先测定双硫腙–四氯化碳溶液自身的稳定性,试验方法如下:将双硫腙–四氯化碳溶液倒入1mL比色皿中,每隔一段时间测试溶液在620nm的吸光度,结果见表1。由表1可以看出,双硫腙–四氯化碳自身的稳定性较好,在30min内吸光度几乎没有变化。

利用同样的方法,测定了与2.0mL银标准工作溶液萃取反应后的双硫腙–四氯化碳溶液的稳定性,结果见表1。由表1数据可以看出,萃取后的溶液在15min内稳定性较好,但之后则有吸光度逐渐降低的趋势,因此,吸光度的测定最好在15min内完成。另外发现,反应后的双硫腙–四氯化碳吸光度较容易受到外界干扰。在最初的试验中,曾经选用无水乙醇清洗比色皿,比色皿中残余的少量无水乙醇会导致溶液的吸光度快速降低。为此利用四氯化碳溶液代替无水乙醇,问题有所改善,但有时仍然会出现溶液的吸光度快速变化的情况。

2.4工作曲线方程和检出限

于6个50mL分液漏斗中分别加入0,0.20,0.50,1.00,1.50,2.00mL银标准工作溶液,5mLEDTA溶液(50g/L),10mL硝酸–乙酸钠缓冲溶液(pH4.7),混匀。准确加入5.00mL双硫腙四氯化碳工作溶液,萃取1min,静置分层。用脱脂棉将有机相过滤于1cm吸收皿中,于波长620nm处,以试剂空白为参比,测量各点的吸光度。以银的质量(X)为横坐标,以吸光度变化值(Y)为纵坐标绘制工作曲线,得回归方程为Y=0.014X+0.004,线性相关系数r2=0.997,线性范围为0~15μg。在选择的测定条件下,对萃取10次空白溶液的吸光度进行测定,结果分别为0.003,0.003,0.003,0.003,0.003,0.003,0.003,0.003,0.003,0.003μg,平均值为0.003μg,以信噪比S/N=3计算,银的最低检出量为0.3μg。

2.5精密度试验

对1.0μg/mL银标准溶液,进行9次平行测定,测定结果分别为1.04,1.00,0.98,1.02,0.99,1.00,1.03,1.01,1.04μg/mL,经计算测定结果的相对标准偏差为2.1%。

2.6回收试验

在锦纶和涤纶贴衬织物空白基体中添加一定水平的银标准溶液,按照实验方法分别测定6次,回收率和相对标准偏差结果见表2。由表2可以看出,在0.5,1.00,2.00mg/kg添加水平的回收率为94.0%~98.5%,相对标准偏差为1.51%~2.97%。

3结语

经试验验证,采用双硫腙–四氯化碳法测定银纤维中银的含量,检出限低,精密度、准确度较高。该方法实验成本低,可用于银功能性纤维质量的控制。

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