紫外分光光度计在丙烯酸阻聚剂含量分析中的应用

肖福圣

（中国广东省惠州市大亚湾石油化学工业区，广东 惠州 516086）

1 基本原理

1.1 概述

丙烯酸是化学式为C3H4O2的有机化合物，是最简单的不饱和羧酸，由一个乙烯基和一个羧基组成。纯的丙烯酸是无色澄清液体，带有特殊气味。它可与水、醇、醚和氯仿互溶，由炼油厂得到的丙烯制得。它是重要的有机合成原料及合成树脂单体，是聚合速度非常快的乙烯类单体，广泛用以制造丙烯酸甲酯、乙酯、羟乙酯等丙烯酸酯类。丙烯酸及丙烯酸酯可以均聚及共聚，其聚合物用于合成树脂、合成纤维、高吸水性树脂、建材、涂料等工业部门。

丙烯酸中阻聚剂的含量主要由紫外可见分光光度计采用分光光度法测得。紫外可见分光光度计进行含量分析，灵敏度高、准确度高、操作简便、快捷、仪器价格不昂贵，故倍受亲睐。

1.2 丙烯酸中阻聚剂主要分析项目及控制指标

主要分析项目：丙烯酸中间产品中对苯二酚含量含量。

1.3 紫外分光光度法的原理

当一束平行的波长为λ 的单色光通过一均匀的有色溶液时，光的一部分被比色皿的表面反射回来，一部分被溶液吸收，一部分则通过溶液。那么入射光强度I0，吸光强度Ia，透过光强度It，反射光强度Ir，即公式为I0=Ia+It+Ir。如果被测溶液和参比溶液的吸收池同样材料和厚度，反射光强度影响想互抵消，简化I0=Ia+It。透射光的强度It与入射光强度I0之比称为透光率，可用T 表示为：，透光率的负对数称为吸光度，用符号A 表示。A 愈大，溶液对光的吸收愈多。A=-lgT=lg（I0/It），光的吸收定律也称为朗伯-比耳定律。它是吸光度分析的理论基础。朗伯定律是说光的吸收与吸收层厚度成正比。比耳定律是说光的吸收与溶液浓度成正比。如果同时考虑吸收层的厚度和溶液的浓度对单色光吸收率的影响，则得朗伯-比耳定律。A=εbc，b 为溶液厚度，单位cm，c 为浓度，单位mol·L-1，ε 为摩尔吸光系数，单位L.mol-1·cm-1。

2 丙烯酸中阻聚剂含量的测定研究

2.1 使用紫外分光光度计测定丙烯酸中的对苯二酚

2.1.1 方法原理

甲醇溶液中对苯二酚为无色，使用紫外-可见分光光度计在292nm 波长处，对苯二酚含量与吸光度成正比，因此使用紫外紫外-可见分光光度计在292nm 波长处测定对苯二酚。

2.1.2 仪器、试剂

a.紫外分光光度计：LAMBDA 35；b.容量瓶：50mL；c.比色皿：10mL；d.溶剂：甲醇（分析纯）；e.对苯二酚（色谱纯）。

2.1.3 标准曲线的建立

2.1.3.1 标准溶液的配制

a）母液配制：取0.25g（精确到0.0002g）对苯二酚于500mL 容量瓶中，用甲醇稀释到刻度，摇匀。b）吸取上述溶液5mL 到50mL 容量瓶中，用甲醇稀释到刻度（此标准溶液中50mL 含0.5mg/mL 对苯二酚）。c）按表1 配置标准溶液。

表1 标准溶液配置表

在292nm 波长处，用10mm 吸收池，以甲醇为参比测定吸光度，以测得的吸光度为纵坐标，对苯二酚浓度为横坐标，绘制工作曲线。并求出斜率和截距。

丙烯酸中对苯二酚测定曲线图见图1。

图1 丙烯酸中对苯二酚测定曲线

丙烯酸中对苯二酚测定斜率和截距图：y=ax+b；a 为斜率；b 为截距。实测线性方程为y=0.031467x+0.004096；相关系数为r2=0.9990。

2.1.4 丙烯酸样品中的对苯二酚的测定

2.1.4.1 样品的制备

a）称取一定质量的样品于50mL 容量瓶中，用甲醇稀释至刻度，摇匀。

b）移取0.5mL 稀释后的样品溶液于50mL 容量瓶中，用甲醇稀释至刻度。

表2 丙烯酸中对苯二酚的测定

2.1.4.2 样品测定

a）打开仪器电源，预热30min；

b）点击电脑桌面上方法的快捷方式图标，打开方法，更改测定次数；

c）将注满溶剂并擦净的两个1.0cm 比色皿放入分光光度计池室内，点“start”开始运行，进行空白调零（完成空白调零后应固定参比池和试样池，并在测试中保持不变）；

d）根据软件提示依次将注满样品并擦净的1.0cm 比色皿放入分光光度计池室内，点“确定”进行样品测试（测试前用待测样品冲洗比色皿2-3 遍）；

e）样品测试完毕，记录结果或打印报告；

f）样品测定完毕及时清洗比色皿。

2.1.4.3 结果报告

按下式计算HQ 的含量：

式中：C 为从曲线上得到的HQ 量，μg/mL；M为取样量，g；50*50/0.5 为样品的稀释倍数。允许差：平行结果测定结果的相对偏差不应大于5%。

3 结论和讨论

从以上阻聚剂的分析结果看出，在紫外分光光度法测定丙烯酸中的阻聚剂，相对比较成熟，测定的数据重复性较好。所以在日常的对分析的结果往往分析程度不够，造成分析结果产生误差或者错误，影响生产质量。为此以下就紫外分光光度法测定丙烯酸中的阻聚剂常见的问题分析讨论。

3.1 系统误差

朗伯定律和比尔定律的使用都是有一定的条件。在应用朗伯-比尔定律时，应注意其实用范围。

朗伯定律对于各种有色均匀的溶液都适用，但比尔定律只在一定浓度范围内适用，这时吸光度A 和浓度成直线关系。在光度分析中，利用这种直线的关系测定物质的含量。测定方法是：配制一系列不同浓度的标准溶液，在一定条件下显色，使用同样厚度的吸收池，测定吸光度，

但在实际工作中，往往出现不成直线的情况，特别是吸光物质的浓度高时，明显的表现标准曲线向下或向上偏离，

入射光为非单色光：严格的讲，朗伯-比尔定律只适用于单色光。但实际上，目前各种分光光度计得到的入射光实质上都是某一波长的复合光。由于物质对不同波长光的吸收程度的不同，同时吸光度具有加和性，导致了对朗伯-比尔定律的偏离，测定时通畅度选择物质的最大吸收波长的光为入射光。这样，不仅可以保证测定的灵敏度较高，而且由于此处的吸收曲线较平坦，偏离程度较小。

3.2 干扰组分

溶液中的化学反应。溶液中的吸光物质常因解离、缔合、形成新的化合物或互变异构体等的化学变化而改变浓度，因而导致对朗伯-比尔定律的偏离。因此，必须控制显色反应条件，控制溶液中的化学平衡等。

3.3 比尔定律的局限性引起偏离

严格说，比尔定律是个有限定律，它只适用于浓度小于0.01mol/L 的稀溶液。因为浓度高时，吸光粒子间的平均距离减小，受粒子间电荷分布的影响，它们的摩尔吸收系数改变。因此，待测溶液的浓度应控制在0.01mol/L 以下。

3.4 灯的老化

会造成能量的不足，引起仪器性能下降、噪音增加、杂散光增加。其对结果产生的误差是致命的，而且往往是被忽略。所以为保证分析数据的准确性，必须定期对设备进行SQC 分析，做好预防性维护。发现数据异常时，首先应该想到问题点是光源的能量是否符合要求，这也是紫外分光分析仪最容易出现故障的点，如有备用设备时，可进行平行性比对。

3.5 保持仪器清洁

分光度仪主要是通过光的吸收和透过率进行定量分析，如光路通道不能保持干净清洁，特别是几个容易污染的设备，如吸收池比色皿，容量瓶等，分析结果就会有误差。实验过程中，经常需要接触和使用，所以在分析结束时，立即用滤纸或软布擦干；擦样品室窗口时要像擦吸收池一样小心。必须及时清理干净，避免下一次使用时产生污染。

3.6 实验室环境

高湿度及温度还会引起水分在光学表面冷凝，引起性能下降。在极端的情况下还会影响电子元件的性能，造成部件损坏；同时，仪器在工作电源一般允许220V±10%的电压波动。为保持光源灯的检测系统的稳定性，在电源电压波动较大的实验室最好配备稳压器。当然我们现在实验室就为分光光度计配备了稳压器，更好的保护了我们的仪器。

另外，不良的化学品质、不合适的制样方法和操作方法、以及有刮痕或不清洁的比色皿都会造成性能下降。工艺波动也导致分析数据的波动:有时分析数据的不稳定,可能是生产工艺的故障造成，所以需及时了解工艺生产情况，不能盲目对设备进行维修.

4 结论

丙烯酸在常温下易冻易聚合，强烈聚合还会发生很多危险事件，所以为了避免丙烯酸在生产、贮藏、运输等过程中发生聚合，往往加入少量阻聚剂，从而抑制丙烯酸聚合反应。但是阻聚剂含量的多少直接影响到丙烯酸的质量以及工艺中提纯的进度，以及所涉及到成本的一系列问题。所以要严格控制丙烯酸中阻聚剂的含量，使用紫外分光光度计采用分光光度法严格按照分析标准执行分析，可以快速准确的分析出丙烯酸中阻聚剂的精确含量，并且要懂得如何判断分析数据的准确性和真实性，以及解决分析过程中存在的问题。