紫外分光光度計在丙烯酸阻聚劑含量分析中的應(yīng)用

肖福圣

（中國廣東省惠州市大亞灣石油化學(xué)工業(yè)區(qū)，廣東 惠州 516086）

1 基本原理

1.1 概述

丙烯酸是化學(xué)式為C3H4O2的有機化合物，是最簡單的不飽和羧酸，由一個乙烯基和一個羧基組成。純的丙烯酸是無色澄清液體，帶有特殊氣味。它可與水、醇、醚和氯仿互溶，由煉油廠得到的丙烯制得。它是重要的有機合成原料及合成樹脂單體，是聚合速度非常快的乙烯類單體，廣泛用以制造丙烯酸甲酯、乙酯、羥乙酯等丙烯酸酯類。丙烯酸及丙烯酸酯可以均聚及共聚，其聚合物用于合成樹脂、合成纖維、高吸水性樹脂、建材、涂料等工業(yè)部門。

丙烯酸中阻聚劑的含量主要由紫外可見分光光度計采用分光光度法測得。紫外可見分光光度計進(jìn)行含量分析，靈敏度高、準(zhǔn)確度高、操作簡便、快捷、儀器價格不昂貴，故倍受親睞。

1.2 丙烯酸中阻聚劑主要分析項目及控制指標(biāo)

主要分析項目：丙烯酸中間產(chǎn)品中對苯二酚含量含量。

1.3 紫外分光光度法的原理

當(dāng)一束平行的波長為λ 的單色光通過一均勻的有色溶液時，光的一部分被比色皿的表面反射回來，一部分被溶液吸收，一部分則通過溶液。那么入射光強度I0，吸光強度Ia，透過光強度It，反射光強度Ir，即公式為I0=Ia+It+Ir。如果被測溶液和參比溶液的吸收池同樣材料和厚度，反射光強度影響想互抵消，簡化I0=Ia+It。透射光的強度It與入射光強度I0之比稱為透光率，可用T 表示為：，透光率的負(fù)對數(shù)稱為吸光度，用符號A 表示。A 愈大，溶液對光的吸收愈多。A=-lgT=lg（I0/It），光的吸收定律也稱為朗伯-比耳定律。它是吸光度分析的理論基礎(chǔ)。朗伯定律是說光的吸收與吸收層厚度成正比。比耳定律是說光的吸收與溶液濃度成正比。如果同時考慮吸收層的厚度和溶液的濃度對單色光吸收率的影響，則得朗伯-比耳定律。A=εbc，b 為溶液厚度，單位cm，c 為濃度，單位mol·L-1，ε 為摩爾吸光系數(shù)，單位L.mol-1·cm-1。

2 丙烯酸中阻聚劑含量的測定研究

2.1 使用紫外分光光度計測定丙烯酸中的對苯二酚

2.1.1 方法原理

甲醇溶液中對苯二酚為無色，使用紫外-可見分光光度計在292nm 波長處，對苯二酚含量與吸光度成正比，因此使用紫外紫外-可見分光光度計在292nm 波長處測定對苯二酚。

2.1.2 儀器、試劑

a.紫外分光光度計：LAMBDA 35；b.容量瓶：50mL；c.比色皿：10mL；d.溶劑：甲醇（分析純）；e.對苯二酚（色譜純）。

2.1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

2.1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

a）母液配制：取0.25g（精確到0.0002g）對苯二酚于500mL 容量瓶中，用甲醇稀釋到刻度，搖勻。b）吸取上述溶液5mL 到50mL 容量瓶中，用甲醇稀釋到刻度（此標(biāo)準(zhǔn)溶液中50mL 含0.5mg/mL 對苯二酚）。c）按表1 配置標(biāo)準(zhǔn)溶液。

表1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配置表

在292nm 波長處，用10mm 吸收池，以甲醇為參比測定吸光度，以測得的吸光度為縱坐標(biāo)，對苯二酚濃度為橫坐標(biāo)，繪制工作曲線。并求出斜率和截距。

丙烯酸中對苯二酚測定曲線圖見圖1。

圖1 丙烯酸中對苯二酚測定曲線

丙烯酸中對苯二酚測定斜率和截距圖：y=ax+b；a 為斜率；b 為截距。實測線性方程為y=0.031467x+0.004096；相關(guān)系數(shù)為r2=0.9990。

2.1.4 丙烯酸樣品中的對苯二酚的測定

2.1.4.1 樣品的制備

a）稱取一定質(zhì)量的樣品于50mL 容量瓶中，用甲醇稀釋至刻度，搖勻。

b）移取0.5mL 稀釋后的樣品溶液于50mL 容量瓶中，用甲醇稀釋至刻度。

表2 丙烯酸中對苯二酚的測定

2.1.4.2 樣品測定

a）打開儀器電源，預(yù)熱30min；

b）點擊電腦桌面上方法的快捷方式圖標(biāo)，打開方法，更改測定次數(shù)；

c）將注滿溶劑并擦凈的兩個1.0cm 比色皿放入分光光度計池室內(nèi)，點“start”開始運行，進(jìn)行空白調(diào)零（完成空白調(diào)零后應(yīng)固定參比池和試樣池，并在測試中保持不變）；

d）根據(jù)軟件提示依次將注滿樣品并擦凈的1.0cm 比色皿放入分光光度計池室內(nèi)，點“確定”進(jìn)行樣品測試（測試前用待測樣品沖洗比色皿2-3 遍）；

e）樣品測試完畢，記錄結(jié)果或打印報告；

f）樣品測定完畢及時清洗比色皿。

2.1.4.3 結(jié)果報告

按下式計算HQ 的含量：

式中：C 為從曲線上得到的HQ 量，μg/mL；M為取樣量，g；50*50/0.5 為樣品的稀釋倍數(shù)。允許差：平行結(jié)果測定結(jié)果的相對偏差不應(yīng)大于5%。

3 結(jié)論和討論

從以上阻聚劑的分析結(jié)果看出，在紫外分光光度法測定丙烯酸中的阻聚劑，相對比較成熟，測定的數(shù)據(jù)重復(fù)性較好。所以在日常的對分析的結(jié)果往往分析程度不夠，造成分析結(jié)果產(chǎn)生誤差或者錯誤，影響生產(chǎn)質(zhì)量。為此以下就紫外分光光度法測定丙烯酸中的阻聚劑常見的問題分析討論。

3.1 系統(tǒng)誤差

朗伯定律和比爾定律的使用都是有一定的條件。在應(yīng)用朗伯-比爾定律時，應(yīng)注意其實用范圍。

朗伯定律對于各種有色均勻的溶液都適用，但比爾定律只在一定濃度范圍內(nèi)適用，這時吸光度A 和濃度成直線關(guān)系。在光度分析中，利用這種直線的關(guān)系測定物質(zhì)的含量。測定方法是：配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在一定條件下顯色，使用同樣厚度的吸收池，測定吸光度，

但在實際工作中，往往出現(xiàn)不成直線的情況，特別是吸光物質(zhì)的濃度高時，明顯的表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線向下或向上偏離，

入射光為非單色光：嚴(yán)格的講，朗伯-比爾定律只適用于單色光。但實際上，目前各種分光光度計得到的入射光實質(zhì)上都是某一波長的復(fù)合光。由于物質(zhì)對不同波長光的吸收程度的不同，同時吸光度具有加和性，導(dǎo)致了對朗伯-比爾定律的偏離，測定時通暢度選擇物質(zhì)的最大吸收波長的光為入射光。這樣，不僅可以保證測定的靈敏度較高，而且由于此處的吸收曲線較平坦，偏離程度較小。

3.2 干擾組分

溶液中的化學(xué)反應(yīng)。溶液中的吸光物質(zhì)常因解離、締合、形成新的化合物或互變異構(gòu)體等的化學(xué)變化而改變濃度，因而導(dǎo)致對朗伯-比爾定律的偏離。因此，必須控制顯色反應(yīng)條件，控制溶液中的化學(xué)平衡等。

3.3 比爾定律的局限性引起偏離

嚴(yán)格說，比爾定律是個有限定律，它只適用于濃度小于0.01mol/L 的稀溶液。因為濃度高時，吸光粒子間的平均距離減小，受粒子間電荷分布的影響，它們的摩爾吸收系數(shù)改變。因此，待測溶液的濃度應(yīng)控制在0.01mol/L 以下。

3.4 燈的老化

會造成能量的不足，引起儀器性能下降、噪音增加、雜散光增加。其對結(jié)果產(chǎn)生的誤差是致命的，而且往往是被忽略。所以為保證分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，必須定期對設(shè)備進(jìn)行SQC 分析，做好預(yù)防性維護(hù)。發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時，首先應(yīng)該想到問題點是光源的能量是否符合要求，這也是紫外分光分析儀最容易出現(xiàn)故障的點，如有備用設(shè)備時，可進(jìn)行平行性比對。

3.5 保持儀器清潔

分光度儀主要是通過光的吸收和透過率進(jìn)行定量分析，如光路通道不能保持干凈清潔，特別是幾個容易污染的設(shè)備，如吸收池比色皿，容量瓶等，分析結(jié)果就會有誤差。實驗過程中，經(jīng)常需要接觸和使用，所以在分析結(jié)束時，立即用濾紙或軟布擦干；擦樣品室窗口時要像擦吸收池一樣小心。必須及時清理干凈，避免下一次使用時產(chǎn)生污染。

3.6 實驗室環(huán)境

高濕度及溫度還會引起水分在光學(xué)表面冷凝，引起性能下降。在極端的情況下還會影響電子元件的性能，造成部件損壞；同時，儀器在工作電源一般允許220V±10%的電壓波動。為保持光源燈的檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在電源電壓波動較大的實驗室最好配備穩(wěn)壓器。當(dāng)然我們現(xiàn)在實驗室就為分光光度計配備了穩(wěn)壓器，更好的保護(hù)了我們的儀器。

另外，不良的化學(xué)品質(zhì)、不合適的制樣方法和操作方法、以及有刮痕或不清潔的比色皿都會造成性能下降。工藝波動也導(dǎo)致分析數(shù)據(jù)的波動:有時分析數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定,可能是生產(chǎn)工藝的故障造成，所以需及時了解工藝生產(chǎn)情況，不能盲目對設(shè)備進(jìn)行維修.

4 結(jié)論

丙烯酸在常溫下易凍易聚合，強烈聚合還會發(fā)生很多危險事件，所以為了避免丙烯酸在生產(chǎn)、貯藏、運輸?shù)冗^程中發(fā)生聚合，往往加入少量阻聚劑，從而抑制丙烯酸聚合反應(yīng)。但是阻聚劑含量的多少直接影響到丙烯酸的質(zhì)量以及工藝中提純的進(jìn)度，以及所涉及到成本的一系列問題。所以要嚴(yán)格控制丙烯酸中阻聚劑的含量，使用紫外分光光度計采用分光光度法嚴(yán)格按照分析標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行分析，可以快速準(zhǔn)確的分析出丙烯酸中阻聚劑的精確含量，并且要懂得如何判斷分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和真實性，以及解決分析過程中存在的問題。