分光光度法檢測聚酯用鈦系催化劑中鈦元素的研究

于博昊　沈　杰　張　磊　張玲帆　陶　衛　張維冰

(華東理工大學化學與分子工程學院,200237 上海)

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分光光度法檢測聚酯用鈦系催化劑中鈦元素的研究

于博昊沈杰張磊張玲帆陶衛張維冰*

(華東理工大學化學與分子工程學院,200237 上海)

通過采用分光光度法對聚酯用鈦系催化劑中鈦元素含量進行測定，從精密度，回收率，重復性和檢出限四個方面對其進行方法學評價，建立了對該類催化劑中鈦元素分析方法。結果表明，該方法回收率在100%～105%之間；精密度測試RSD為0.33%，檢出限和定量限分別為0.0455mg/L和0.0152mg/L。

分光光度法鈦元素檢測方法

1　前言

聚酯，被稱為滌綸、達克綸、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，是一種常見的化工原料。它主要由對苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)縮聚產生，被廣泛的應用在纖維、薄膜、包裝瓶、工程塑料等領域[1]。在化纖行業中，以聚酯為原料生產的滌綸大約占據80 %的市場份額。

目前，在聚酯的生產中，催化劑的使用必不可少，其中主要的催化劑有銻系催化劑、鍺系催化劑和鈦系催化劑。在這些催化劑中，銻系催化劑最為成熟，效果好，活性適中，價格便宜，副反應少，但該催化劑在反應過程中容易被還原，使產品成灰色，同時在染色工序中被浸出，對環境形成污染[2,3]。鍺系催化劑具有良好活性，但該類催化劑價格昂貴。鈦系催化劑來源廣泛，對環境無污染。因此，新型的聚酯采用鈦系催化劑被大量開發和應用。在聚酯的生產中，催化劑含量的監控是產品質量的一個重要影響因素，對鈦系催化劑含量進行檢測是分析工作者研究和關注的重要內容。

鈦及其化合物的分析主要有分光光度法[4-6]和原子光譜法[7,8]。原子光譜法是利用電感耦合等離子體原子發射光譜儀(ICP-AES)對處理后的樣品進行檢測。分光光度法是利用鈦在酸性介質中能與過氧化氫或者其他顯色劑進行顯色反應生成穩定的配合物來測定鈦元素及二氧化鈦的含量。相對于電感耦合等離子體原子發色光譜法，分光光度法具有簡單、成本低廉、方便等特點。

本實驗用分光光度法對聚酯用鈦系催化劑中鈦元素進行測定，從樣品前處理，分析方法學建立，以期為企業研發的鈦系催化劑中鈦元素的分析檢測提供一個穩定、可靠的分析方法。

2　實驗部分

2.1儀器及工作參數

721型分光光度計(上海精密科學儀器有限公司，3 cm比色皿)；優普系列超純水機UPW-II-90Z(上海優普實業有限公司)。分析波長：410 nm。參比：超純水。

2.2試劑及標準溶液

濃硫酸(分析純，國藥集團上海化學試劑有限公司)；過氧化氫(分析純，上海凌峰化學試劑有限公司)；硫酸銨(分析純，國藥集團上海化學試劑有限公司)；超純水(18.3 MΩ.cm)；其他所用試劑均為分析純以上。

鈦標準溶液(100 mg/L)：將0.1668 g二氧化鈦、5.000 g硫酸銨和10 mL硫酸加入到100 mL燒杯中加熱溶解，自然冷卻后，將溶液轉移至100 mL容量瓶中定容。將1000 mg/L鈦標準溶液用水稀釋10倍得到100 mg/L的鈦標準溶液。

2.3樣品前處理及標準曲線配制

樣品前處理：用100 mL三角燒瓶稱取質量約為100 mg聚酯用鈦系催化劑，加入10 mL濃硫酸，將樣品加熱到溶液呈深褐色，在此條件下逐滴滴加過氧化氫溶液，同時不斷搖勻，使溶液脫色至無色透明，然后停止加入過氧化氫溶液。待溶液冷卻至室溫后，轉移至100 mL容量瓶中定容。移取10 mL的上述溶液加入到50 mL容量瓶中，然后加入5 mL的過氧化氫溶液顯色，最后用蒸餾水定容，待顯色5分鐘后，在分光光度計410 nm波長處，用3 cm比色皿，水為參比測定溶液的吸光度。

標準曲線配制：用移液管分別移取100 mg/L的鈦標準溶液0 mL、1 mL、2 mL、3 mL、4 mL、5 mL注入50 mL的燒杯中。分別向各燒杯中加入20 mL的蒸餾水和10 mL的硫酸溶液，搖勻后各加入5 mL過氧化氫溶液，最后轉移至50 mL的容量瓶中，用超純水定容，待顯色后得鈦標準溶液濃度分別為0 mg/L、2 mg/L、4 mg/L、6 mg/L、8 mg/L、10 mg/L。

3　結果與討論

標準曲線的測定：根據鈦含量對應的吸光度繪制出工作曲線，以吸光度和濃度為0 mg/L、2 mg/L、4 mg/L、6 mg/L、8 mg/L、10 mg/L進行線性擬合，得線性方程為Y=0.0468X-0.0016，R2=0.9998，工作曲線如圖1所示。

圖1　鈦元素標準曲線圖

3.1鈦含量測試結果及精密度測定

將聚酯用鈦系催化劑按照2.3進行處理后，利用分光光度對鈦元素含量進行測試，樣品測量結果及精密度如表1所示。由表1可知，聚酯用鈦系催化劑中鈦元素含量為2.65%，該方法測試精密度為0.33%，具有良好的穩定性。

表1　分光光度法測定的數據及精密度

3.2鈦元素加標回收率測試

在聚酯用鈦系催化劑溶解后，定容至100 mL容量瓶，取10 mL的處理溶液至50 mL容量瓶中，同時加入不同體積的 10 mg/L的鈦標準溶進行加標回收測試。分別加標50 %和100 %，測試條件參數同2.3，測得回收率如表2。由表2中數據可以看出，該方法加標回收率良好。

表2　加標回收率

3.3方法檢出限與定量限

方法檢出限的計算，以乙二醇(分析純)為基體做樣品空白11份，進行相同操作，對樣品進行測試，測定結果如表3所示，以吸光度標準偏差的3倍與標準曲線斜率的比值，計算得到儀器的檢出限為0.0455 mg/L，以吸光度標準偏差的10倍與標準曲線斜率的比值，計算得到儀器的定量限為0.152 mg/L。

3.4方法準確性對比

利用ICP-AES對分光光度法的測試結果進行對比，對同一聚酯用鈦系催化劑樣品，按照2.3進行樣品前處理，利用ICP-AES對溶液進行測試，測得的鈦元素含量如表4所示。通過與分光光度法結果進行比較，其相對偏差為1.9 %，表明分光光度法與ICP-AES測試結果一致。

表3　檢出限與定量限

表4　ICP-AES測定聚酯用鈦系催化劑中鈦元素含量

4　結論

用分光光度法對聚酯用鈦系催化劑中鈦元素含量進行了分析檢測，從樣品前處理、精密度、回收率、檢出限和定量限等方面進行了分析。分光光度法對聚酯用鈦系催化劑中鈦含量的檢測，方法準確，數據穩定可靠，適用于不同配體、不同二元醇作為溶劑的鈦系催化劑中鈦含量的檢測。

[1]苑娜娟.鈦系聚酯催化劑的工業應用進展.廣州化工[J]，2015，43(13)：30-31.

[2]周杰靈.新型鈦系聚酯催化劑的應用研究 .聚酯工業[J]，2013，26(3)：25-34.

[3]宋云瑞，張紀梅，臧國強 .新型鈦系聚酯催化劑的催化性能研究.合成纖維工業[J]，2014，37(6)：36-38.

[4]GB/T 12910-1991.紙和紙板二氧化欽含量的測定法[S]

[5]羅敏.紫外分光光度法測定聚酯纖維中二氧化鈦含量.應用化工[J]，2006，35(2)：144-146．

[6]張建輝，楊代明，李曉燕.魔芋凝膠食品中二氧化鈦含量的測定.食品與機械[J]，2008，24(1)：121-123．

[7]趙林同，沈珂，殷新.ICP-AES測定口香糖中的Ti.光譜實驗室[J]，2007，24(4)：662-663.

[8]彭青枝，潘思軼，李濤.ICP-AES測定面粉中二氧化鈦.中國衛生檢驗雜志[J] ，2008，18(9):1768-1769.

Study on spectrophotometric determination of titanium dioxide in titanium-containing catalyst for polyester.

Yu Bohao，Shen Jie，Zhang Lei，Zhang Lingfan，Tao Wei，Zhang Weibing*

(Research Center of Analysis,Test East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China)

Determination of titanimum dioxide in titanium-containing catalyst for polyester by spectrophotometric was studied.The method was evaluated from precision,recovery,repeatability and detection limit.The recovery was between 100%-105% and the relative standard deviation was 0.33 %.The limits of detection and quantitation were 0.0455mg/L and 0.0152mg/L respectively.

spectrophotometric;titanium dioxide;detection method

項目得到基礎科研用化學試劑共性關鍵技術的研究與應用示范項目(2015BAK44B00)資助。

于博昊，女，1982年出生，工程師，主要研究方向：光譜分析。

10.3936/j.issn.1001-232x.2016.04.008

2016-03-17