聚合物及电子产品中六价铬的测定

memory光阴

2020/09/18
菜鸟分析队

私聊

前处理综合讨论

聚合物及电子产品中六价铬的测定

1、项目背景

六价铬在电子电气产品中大量使用，已经被现代科学证明对人类健康和生命具有破坏作用的有害物质，欧盟于2003年2月13日颁布了《关于在电子电器设备中限制使用某些有毒有害物质的指令》(RoHS)，其中就有对六价铬的管控要求，作为电子行业绿色环保指令能否有效实施的关键环节，科学准确地检测电子电气产品中有毒有害物质含量成为分析化学应用研究的热点问题之一。

六价铬在塑料中主要用于塑料的金属化处理、着色、刻蚀及获得某些特异功能(若耐极限温度和压力)等处理过程；同时六价铬具有良好的电子层结构，也广泛应用于装饰塑料灯具中。因六价铬本身并不稳定的性质及介质环境和其它干扰的影响，对塑料中的六价铬的检测方法研究显得尤为重要。但是限于标准样品的缺乏，该领域的研究很少被涉及。

目前测试聚合物中的六价铬含量主要的标准为GB/T 26125-2011，该标准中方法评估提到ABS等样品的六价铬回收率不好，因此开发新的方法对于ABS等材质的测试极其重要。

2、方法依据

2.1 信息收集

测试六价铬主要采用UV比色法。采用外标法进行定量，仪器测试方法相对比较简单，测试结果主要取决于前处理，六价铬的还原方法，三价铬的氧化反应，或者在比色测量中的颜色干扰都有可能引起干扰，但是如何将聚合物溶解，单纯使用混合碱液是远远不够的，实验证明，混合碱液对于塑料聚合物的溶解效果并不好。但ABS(丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物)，HIPS(耐冲击聚苯乙烯)，PC(聚碳酸酯)这几类塑料，含有可溶的聚合物或成分，对于这类塑料可以先利用合适的有机溶剂(NMP)溶解，然后再用碱性萃取液萃取里面的六价铬。

2.2 实验的主要内容

本实验的主要内容包括：样品的萃取、仪器测试、样品加标回收率实验。这些内容涉及的指标主要是根据实验过程中总结出来的经验，并参考借鉴了以下2个标准：

1）GB/T 26125-2011 附录C 比色法测定聚合物和电子件中的六价铬

2）IEC 62321-7-2: 电子产品中一些物质的测定-7-2部分：比色法测定聚合物和电子产品中的六价铬RSTS E&E 5 March 2013 to TW Labs。

3、主要试验情况及分析

3.1 基本原理

在酸性条件下，六价铬Cr(Ⅵ)和二苯卡巴肼会发生化学反应，在该反应过程中六价铬

Cr(Ⅵ)被还原成三价铬Cr(Ⅲ)，二苯卡巴肼被氧化成二苯卡巴腙。三价铬Cr(Ⅲ)和二苯卡

巴腙形成一个紫红色的络合物。利用分光光度计在540nm波长下进行定量测试。

3.2 样品萃取

3.2.1 将样品剪成小于1mm ×1mm ×1mm的尺寸。

3.2.2 将（0.2500±0.0100）g 样品置于50 mL锥形瓶中。

3.2.3 向上述装有样品的容器中加入10mL NMP 并密封。

3.2.4加热样品至 (60±2)℃，在此温度下持续振荡60分钟。

3.2.5用手振荡样品瓶让其混合均匀后，然后加入400 mg MgCl2 以及0.5mL 0.5mol/L 磷酸缓冲溶液，再次振摇样品瓶以便混合均匀。

3.2.6用量筒量取20 mL消解液(NaOH+Na2CO3)加入萃取液中。最后，振摇样品瓶使其混合均匀。

3.2.7再次将样品瓶放入水浴锅中，加热样品至 (60±2)℃，在此温度下持续振荡60分钟。

3.2.8取出样品持续摇动下，向锥形瓶中逐滴慢慢加入5.0 mol/L HNO3 ，调节溶液pH至7.5±0.5。

3.2.9在样品瓶中加入2.5mL二苯卡巴肼溶液。

3.2.10向样品瓶中缓慢加入10%(体积比) 硫酸溶液并将溶液pH值调至2.0 ± 0.5。

3.2.11将溶液转移至50mL 容量瓶中(用去离子水冲洗瓶子2-3次)，用去离子水定容至刻度线，摇匀。

3.2.12转移合适的部分溶液导入2cm比色皿，在转移溶液前需要先用0.45μm滤膜先过滤。

3.2.13 由标准曲线计算得到Cr (Ⅵ)溶液的浓度。

3.3 仪器测试条件

3.3.1 按以下条件设置紫外可见分光光度计的参数

Method Parameter 方法参数	Setting 设置
Wavelength波长	540.00 nm
Quartz cell石英比色皿	2 cm
Calib.Mode记录方式	Quantitative定量
No.Standards标准点数	6
Corr Coeff Limit(r2) 相关系数极限(r2)	0.998

3.3.2 按照如下表格制备标准曲线溶液：

Element 元素	Standard SolutionConc. 标液溶度(mg/L)	Vol. Use 吸取体积(mL)	Final Vol. 定容体积(mL)	Final Conc. 最终溶度(mg/L)
Cr(Ⅵ)	1.0	0.0	50	0.00
		0.5	50	0.01
		3.0	50	0.06
		10.0	50	0.20
		20.0	50	0.40
		30.0	50	0.60

3.4 样品加标测试

实验中按照上述的仪器条件和前处理条件，对PC、ABS以及HIPS三种材质的塑料进行六价铬加标回收率试验，加标后的最终浓度分别为0.01mg/L、0.20mg/L和0.60mg/L三个浓度梯度，各个物质的回收率情况见下。

3.4.1 PC材质样品的样品回收率

序号	测试物质	浓度（mg/L）	1#	2#	3#	平均浓度（mg/L）	S.D.（mg/L）	回收率(%)	RSD (%)
1	六价铬	0.01	0.0100	0.0124	0.0119	0.0114	0.0013	114	11.4
2	六价铬	0.20	0.1947	0.1949	0.1963	0.1953	0.0009	97.6	0.5
3	六价铬	0.60	0.5963	0.5926	0.5991	0.5960	0.0033	99.3	0.5

3.4.2 ABS材质样品的样品回收率

序号	测试物质	浓度（mg/L）	1#	2#	3#	平均浓度（mg/L）	S.D.（mg/L）	回收率(%)	RSD (%)
1	六价铬	0.01	0.0116	0.0131	0.0121	0.0123	0.0008	123	8.3
2	六价铬	0.20	0.1945	0.1959	0.1982	0.1962	0.0019	98.1	1.0
3	六价铬	0.60	0.5986	0.5892	0.5962	0.5947	0.0049	99.1	0.8

3.4.3 HIPS材质样品的样品回收率

序号	测试物质	浓度（mg/L）	1#	2#	3#	平均浓度（mg/L）	S.D.（mg/L）	回收率(%)	RSD (%)
1	六价铬	0.01	0.0110	0.0112	0.0101	0.0108	0.0006	108	9.1
2	六价铬	0.20	0.2012	0.1988	0.2036	0.2012	0.0072	100.6	1.0
3	六价铬	0.60	0.6023	0.5997	0.6009	0.6010	0.0013	100.2	0.2