一种无氢氟酸的二氧化钛消解和分离方法技术

本发明专利技术涉及样品前处理领域，提供一种无氢氟酸的二氧化钛消解和分离方法。本发明专利技术采用碱熔法对二氧化钛进行消解，并利用阴离子交换柱实现样品中钛元素的分离净化，从而达到如ICP‑MS、ICP‑OES、MP‑AES、MC‑ICP‑MS等仪器的分析要求。该方法避免了传统方法中氢氟酸的使用，具有方便快捷环保，钛离子分离度高，无杂质离子干扰等优点。

A method of digestion and separation of titanium dioxide without hydrofluoric acid

The present invention relates to the field of sample pretreatment, providing a method of TiO2 digestion and separation without hydrofluoric acid. The invention adopts the alkali fusion method was digested and separated by anion titanium dioxide, titanium element in the sample purification column exchange, so as to achieve the analysis such as MS, ICP instrument ICP OES, MP AES, MC ICP MS requirements. This method avoids the use of hydrofluoric acid in traditional methods. It has the advantages of convenient and quick environmental protection, high separation degree of titanium ion and no interference of impurity ions.

【技术实现步骤摘要】
一种无氢氟酸的二氧化钛消解和分离方法
本专利技术涉及样品前处理领域，具体涉及一种无氢氟酸的二氧化钛消解和分离方法
技术介绍
钛是地壳中含量第十位的金属元素，随着当今科技的发展，钛被人们广泛地应用于化工、石油、电力、海水淡化、建筑和日常生活中。二氧化钛是钛元素最重要的化合物。二氧化钛在人类生产和生活中有着广泛的应用。在这些应用中，二氧化钛通常会以纳米颗粒的形式被使用。纳米尺寸的颗粒较普通尺寸颗粒其性质有着较大的差异。纳米二氧化钛具有良好的光学性质，由于其颗粒粒径小、比表面积大而具备常规材料所不具备的特殊性能，如光催化作用及紫外线屏蔽等功能，在汽车工业、防晒化妆品、废水处理、杀菌、陶瓷、涂料等领域有着广泛的用途。近年来，二氧化钛纳米颗粒对人体及其他生物体的环境暴露及安全性也逐渐引起了科研人员的重视。为了研究环境及生物介质中的二氧化钛，必须要能够对介质中的二氧化钛进行准确的定性及定量分析，这就要求有可靠有效的方法来对不同类型的样品进行消解和分离净化。传统的消解二氧化钛的方法中要用到氢氟酸和硝酸。氢氟酸对衣物、皮肤、眼睛、呼吸道、消化道粘膜均有刺激、腐蚀作用。氟离子进入血液或组织可与其钙镁离子结合，使其成为不溶或微溶的氟化钙和氟化镁，并有可能直接堵塞血管，直接或间接影响中枢神经系统和心血管系统的功能，导致低血钙、低血镁综合症。此外，氢氟酸可致接触部位明显灼伤，使组织蛋白脱水和溶解，可迅速穿透角质层，渗入深部组织，溶解细胞膜，引起组织液化，重者可深达骨膜和骨质，使骨骼成为氟化钙，形成愈合缓慢的溃疡。目前关于含钛元素样品的消解及分析的文献报道还比较少。《环境化学》2013年4月第32卷第4期666页刘志远、于水利等人“不同消解方法对纳米二氧化钛浓度测定的影响”的论文给出了目前的三类消解二氧化钛方法即微波消解法、加热板消解法和过硫酸铵碱熔法的回收率。通过电感耦合等离子光谱仪(ICP-OES)测定后得出氢氟酸硝酸微波消解法的回收率最高可达到109％，但是氢氟酸消解法对人体以及环境危害较大，而过硫酸铵碱熔法回收率比较低，只在63％左右。在应用上述方法进行痕量分析时，部分微量干扰元素也不能彻底去除，不能达到实验分析要求，无法进行复杂基质样品的ICP-MS、ICP-OES等仪器分析。在发表于《分析化学研究报告》2011年12月第39卷第12期1830～1835页的另一篇文献报道中，唐索寒、朱祥坤等人在“离子交换分离和多接收等离子体质谱法高精度测定钛同位素的组成”一文也报道了采用离子交换分离方法和氢氟酸作为洗脱剂用于样品预处理。在本专利技术中，采用氢氧化钾碱熔法进行消解，并利用了草酸与钛离子稳定络合的性质，采用草酸取代氢氟酸作为洗脱剂，方法全程无需使用氢氟酸，经测试表明，该方法净化效率高，操作安全简便而且样品溶液中的钛离子回收率高，可用于不同目的的含钛样品的消解、分离与净化。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种对二氧化钛消解和分离的样品前处理方法，采用了了无需氢氟酸便可进行二氧化钛消解的样品前处理方法，实验过程非常安全，并能很好的去除干扰离子，使基质净化。本专利技术实施例提供一种对二氧化钛消解和分离的样品前处理方法，包括如下步骤：1)样品的消解处理将二氧化钛与KOH固体按照1:10的质量比混合置于银坩埚内，放置于马弗炉下600-700℃反应50-70min，冷却至室温后，向银坩埚中加入适量的1mol/L的稀盐酸，超声2h或放置过夜，将得到的澄清第一待测溶液放入离心管中待用；2)第一待测溶液的杂质离子分离取适量的所述第一待测溶液与0.5mol/L草酸溶液混合，其中所取的第一待测溶液中的钛元素的质量与草酸质量比为1:375，将混合后的溶液加入到预处理后的阴离子交换柱上，并按照下列顺序分别进行离子洗脱：0.5mol/L的草酸溶液，0.48mol/L的草酸和0.36mol/L的盐酸混合溶液、9mol/L的盐酸溶液,收取最后步骤的溶液作为第二待测溶液；3)去除第二待测溶液的氯离子取适量上述第二待测溶液放入聚四氟乙烯坩埚中，加入适量浓硝酸，于160～180℃蒸干，将坩埚盖上盖子并放入马弗炉内180℃左右加热至固体消失，最后向坩埚中加入5％硝酸溶液稀释，即可得到基质简单的钛离子待测溶液。进一步地，所述二氧化钛为纳米二氧化钛。进一步地，在步骤2)中，进行离子洗脱的草酸溶液、草酸和盐酸混合溶液的用量分别为5mL、10mL。进一步地，在步骤2)中，所取的所述第一待测溶液的量为0.2mL，草酸溶液的量为5mL。进一步地，在步骤2)中，所取的所述第一待测溶液的量为0.1mL，草酸溶液的量为5mL。进一步地，在步骤2)中，还包括对阴离子交换柱清洗的步骤，所述清洗步骤包括：称取AG1-X8阴离子树脂12-15g、超纯水16-20g置于烧杯中混合并放置12h，将阴离子树脂混合液装入阴离子交换柱后向阴离子交换柱中依次加入超纯水、HNO3、HCl、草酸溶液进行清洗。本专利技术利用二氧化钛可以与碱发生反应的实验原理，设计了无需氢氟酸便可进行二氧化钛消解的样品前处理方法，避免了实验员接触到氢氟酸带来的危险，方法更加简单，操作过程安全。并且，利用草酸根离子与钛离子的络合作用来进行阴离子交换柱的分离，对于复杂基质样品，可以很好的去除干扰离子，使基质净化。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1纳米二氧化钛碱熔法消解回收率图；图2消解液体经离子交换柱分离情况。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例1提供一种对二氧化钛消解和分离的样品前处理方法，包括如下步骤：1)样品的消解处理取10mg二氧化钛，例如是纳米二氧化钛，将其与100mgKOH固体混合置于银坩埚内，放置于马弗炉下650℃反应1h，降至室温后，向银坩埚中加入1mol/L的稀盐酸10mL，超声待固体全部溶解，将得到的澄清第一待测溶液放入15mL离心管中待用。2)第一待测液体的杂质离子分离称取AG1-X8阴离子树脂12g、超纯水16g置于烧杯中混合并放置12h，将阴离子树脂混合液装入阴离子交换柱后向阴离子交换柱中依次加入5mL超纯水、3mL7mol/LHNO3、3mL9mol/LHCl、15mL0.5mol/L的草酸溶液进行清洗，然后取上述第一待测液体0.2mL与5mL0.5mol/L的草酸溶液混合，加入到清洗好的的阴离子交换柱上，并按照下列顺序分别进行离子洗脱，5mL0.5mol/L的草酸溶液、10mL0.48mol/L的草酸和0.36mol/L的盐酸混合溶液、20mL9mol/L的盐酸溶液,收取最后的20mL作为第二待测液。3)除去第二待测液体的氯离子取上述20mL的第二待测液体放入聚四氟乙烯坩埚中，加入5mL浓硝酸，于170℃蒸干，将坩埚盖上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无氢氟酸的二氧化钛消解和分离方法，其特征在于，包括如下步骤：1)样品的消解处理将二氧化钛与KOH固体按照1:10的质量比混合置于银坩埚内，放置于马弗炉下600～700℃反应50～70min，冷却至室温后，向银坩埚中加入适量的1mol/L的稀盐酸，超声2h或放置过夜，将得到的澄清第一待测溶液放入离心管中待用；2)第一待测溶液的杂质离子分离取适量的所述第一待测溶液与0.5mol/L草酸溶液混合，其中所取的第一待测溶液中的钛元素的质量与草酸质量比为1:375，将混合后的溶液加入到预处理后的阴离子交换柱上，并按照下列顺序分别进行离子洗脱：0.5mol/L的草酸溶液、0.48mol/L的草酸和0.36mol/L的盐酸混合溶液、9mol/L的盐酸溶液,收取最后步骤的溶液作为第二待测溶液；3)去除第二待测溶液的氯离子取适量上述第二待测溶液放入聚四氟乙烯坩埚中，加入适量浓硝酸，于160～180℃蒸干，将坩埚盖上盖子并放入马弗炉内180℃左右加热至固体消失，最后向坩埚中加入5％硝酸溶液稀释，即可得到基质简单的钛离子待测溶液。

【技术特征摘要】
1.一种无氢氟酸的二氧化钛消解和分离方法，其特征在于，包括如下步骤：1)样品的消解处理将二氧化钛与KOH固体按照1:10的质量比混合置于银坩埚内，放置于马弗炉下600～700℃反应50～70min，冷却至室温后，向银坩埚中加入适量的1mol/L的稀盐酸，超声2h或放置过夜，将得到的澄清第一待测溶液放入离心管中待用；2)第一待测溶液的杂质离子分离取适量的所述第一待测溶液与0.5mol/L草酸溶液混合，其中所取的第一待测溶液中的钛元素的质量与草酸质量比为1:375，将混合后的溶液加入到预处理后的阴离子交换柱上，并按照下列顺序分别进行离子洗脱：0.5mol/L的草酸溶液、0.48mol/L的草酸和0.36mol/L的盐酸混合溶液、9mol/L的盐酸溶液,收取最后步骤的溶液作为第二待测溶液；3)去除第二待测溶液的氯离子取适量上述第二待测溶液放入聚四氟乙烯坩埚中，加入适量浓硝酸，于160～180℃蒸干，将坩埚盖上盖子并放入马弗炉内180℃左右加热至固体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘倩，苏鹏，陆达伟，杨学志，江桂斌，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11