一种基于电导率判断多元醇金属离子含量的检测方法

技术领域

本发明属于多元醇检测技术领域，具体涉及一种基于电导率判断多元醇金属离子含量的检测方法。

背景技术

多元醇是一类重要的有机化工和精细化工原料，其衍生物是附加值较高的精细化工产品，广泛应用在医药、聚氨酯、化妆品、助剂、农药、纤维和塑料等方面，由于原料、设备、催化剂等因素的影响，在其生产过程中往往会有金属离子携带。然而在多元醇与异氰酸酯反应时，其携带的金属离子(例如钠离子、钾离子等)会起到催化反应，增加副反应进程，从而导致制品出现瑕疵，因此多元醇的金属离子含量是国家标准要求的一项重要测试。

现有技术中，一般根据GB/T 12008.4-2009，采用火焰光度法来测试多元醇中的钠离子、钾离子的含量，测试范围在2ppm-10ppm之间，测试过程中需要铂坩埚灰化处理样品，不仅测试时间长、需要设备多，设备维护和测试成本高，而且在实际生产过程中，测试操作过程繁琐、检测缓慢，严重影响多元醇的产量，延长多元醇及相应产品的生产周期。

因此，设计一种可快捷测试多元醇中金属离子含量大致范围的技术，对于加快多元醇及相应产品的生产效率、降低多元醇的测试成本具有重要意义。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种基于电导率判断多元醇金属离子含量的检测方法，首先通过梯级浓度已知待测金属离子含量的多元醇混合液及其相应的电导率差值，来进行标准曲线拟合，求得待测金属离子含量与电导率差值之间的拟合方程，即待测金属离子含量与电导率差值之间的对应关系；随后根据已知的电导率差值测试步骤，测定出待测多元醇样品的电导率差值，将其代入求得的拟合方程中，即可得出多元醇样品中的待测金属离子含量，进而初步判断多元醇中金属离子含量所处的大致范围。整个测试过程中，主要采用电导率测试仪、移液枪及容器设备即可实现测试，不仅测试设备简约，可有效的降低测试成本，而且无需对测试样品进行繁琐的处理，可大大的缩短测试时长，有效的提高测试的效率，便于多元醇及相应产品产量的增长，可应用于微量级测试甚至痕量测试中。

本发明所要达到的技术效果通过以下技术方案来实现：

本发明中基于电导率判断多元醇金属离子含量的检测方法，包括以下步骤，S100、分别配制乙醇水溶液和已知待测金属离子含量的多元醇混合液；

S200、将预计量已知待测金属离子含量的多元醇混合液逐次加入到乙醇水溶液中，测定每次加入预计量已知待测金属离子含量的多元醇混合液后，乙醇水溶液的电导率值，计算得出已知待测金属离子含量的多元醇混合液在稀释前后的电导率差值；

S300、根据已知待测金属离子含量为梯级浓度的多元醇混合液及其相应的电导率差值，进行标准曲线拟合，得出待测金属离子含量与电导率差值之间的拟合方程；

S400、根据所述S200步骤测定多元醇样品的电导率差值，代入S300步骤中得出的拟合方程，计算得出多元醇样品的待测金属离子含量。

进一步地，所述S100步骤中，包括以下子步骤，

S110、利用电子级乙醇和超纯水配置为预设浓度的乙醇水溶液，置于聚四氟瓶中待用；

S120、利用标准加样法，在等分的高纯多元醇样品中加入待测金属离子标准溶液形成梯度待测金属离子浓度的混合溶液，同时往低金属离子浓度的混合液中补充超纯水，来保持水：多元醇两者的比例不变，充分搅拌混合后，配制成已知待测金属离子含量的多元醇混合液。

进一步地，所述110步骤中，电子级乙醇的单项金属离子含量≤10ppb，乙醇水溶液的溶度为70％-90％。

进一步地，所述S200步骤中，包括以下子步骤，

S210、在室温条件下，称取预计量的乙醇水溶液，测定其电导率为EC0；

S220、移液枪移取预计量已知待测金属离子含量的多元醇混合液，加入到乙醇水溶液中，搅拌一段时间后，测定电导率值为EC1；

S230、移液枪再次移取预计量已知待测金属离子含量的多元醇混合液，加入到上述混合溶液中，搅拌一段时间后，测定电导率值为EC2；

S240、依次添加n次已知待测金属离子含量的多元醇混合液，测得其电导率值为ECn，n≥1，且n为整数；

S250、计算得出已知待测金属离子含量的多元醇混合液在稀释前后的电导率差值。

进一步地，所述S220和S230步骤中，搅拌的时间为20s-50s。

进一步地，所述S250子步骤中，通过以下公式计算电导率差值，

E

其中，ECn为第n+2次添加已知待测金属离子含量的多元醇混合液后，所测得混合溶液的电阻率值；

EC1为首次加入已知待测金属离子含量的多元醇混合液后，所测得混合溶液的电阻率值。

进一步地，所述300步骤中，根据已知待测金属离子含量为100ppb-2000ppb梯级浓度的多元醇混合液及其相应的电导率差值，进行标准曲线拟合，得出待测金属离子含量与电导率差值之间的拟合方程。

进一步地，本发明中基于电导率判断多元醇金属离子含量的检测方法，还包括以下步骤，S500、根据所得出多元醇样品的待测金属离子含量，对多元醇样品的待测金属离子含量进行等级划分。

进一步地，所述S500步骤中，包括以下子步骤，

若待测金属离子含量＜500ppb，则将多元醇样品的待测金属离子含量划分为1级；

若500ppb≤待测金属离子含量＜1000ppb，则将多元醇样品的待测金属离子含量划分为2级；

若待测金属离子含量≥1000ppb，则将多元醇样品的待测金属离子含量划分为3级。

进一步地，若待测金属离子含量为1级，则将多元醇样品划分为优级品，符合生产使用要求；

若待测金属离子含量为2级，则对多元醇样品进行进一步测试，以判断多元醇样品是否符合生产使用要求；

若待测金属离子含量为3级，则将多元醇样品划分为不合格品，需要进行重新处理。

综上所述，本发明至少具有以下有益之处：

1、本发明中基于电导率判断多元醇金属离子含量的检测方法，首先通过梯级浓度已知待测金属离子含量的多元醇混合液及其相应的电导率差值，来进行标准曲线拟合，求得待测金属离子含量与电导率差值之间的拟合方程，即待测金属离子含量与电导率差值之间的对应关系；随后根据已知的电导率差值测试步骤，测定出待测多元醇样品的电导率差值，将其代入求得的拟合方程中，即可得出多元醇样品中的待测金属离子含量，进而初步判断多元醇中金属离子含量所处的大致范围。整个测试过程中，主要采用电导率测试仪、移液枪及容器设备即可实现测试，不仅测试设备简约，可有效的降低测试成本，而且无需对测试样品进行繁琐的处理，可大大的缩短测试时长，有效的提高测试的效率，便于多元醇及相应产品产量的增长，可应用于微量级测试甚至痕量测试中。

2、本发明中基于电导率判断多元醇金属离子含量的检测方法，通过将多元醇中的金属离子稀释到乙醇水溶液中，来使电荷移动，便于电导率的测试，由于超纯水本身含有的金属离子少、电子级乙醇本身的离子含量少，因此，测试的背景值更低，更能测试到低金属离子含量的电导率值。

附图说明

图1是本发明实施例中基于电导率判断多元醇金属离子含量的检测方法的流程示意图；

图2是本发明实施例中多元醇Na离子含量与对应的电导率差值的拟合曲线图。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1：

请参阅附图1，本实施例提供一种基于电导率判断多元醇金属离子含量的检测方法，包括以下步骤，

S100、分别配制乙醇水溶液和已知待测金属离子含量的多元醇混合液；

由于金属离子在电场作用下可以在溶液中定向移动，而电导率的大小则可以直接反映金属离子移动的难易程度；因此，在温度、体积和介质确定的条件下，金属离子含量的多少也直接决定了电导率的大小。水溶液的电导率高低往往依赖于其内含溶质盐的多少，主要取决于其离子成分的多少，所以水越纯净，可溶性盐的含量越低，其在一定电场下可以形成电荷移动的离子越少，表现为电导率越低。室温(25℃)条件下，超纯水的电导率为0.1us/cm-0.055us/cm。

由于金属离子在多元醇中难以移动，不能形成明显的电荷移动现象，难以用电导率仪来测定其电导性，所以不能很好的通过测定电导率来判断其金属盐的含量。虽然乙醇作为多元醇的良溶剂，可以稀释释放多元醇中的出大部分金属离子，但金属离子在纯乙醇中也较难显示出电导性。

鉴于多数金属离子为水溶性离子，在水溶液条件下呈明显的电导性，但多元醇一般不溶于水，很难直接稀释到水中进行测试，所以通过乙醇与水混合，可将多元醇释放出的金属离子盐溶解到水中，使电荷更容易移动，便于用电导率来判断多元醇中的金属离子含量。

具体地，乙醇水溶液和已知待测金属离子含量的多元醇混合液的配制步骤如下，

S110、利用电子级乙醇和超纯水配置为预设浓度的乙醇水溶液，置于聚四氟瓶中待用；进一步地，电子级乙醇的单项金属离子含量≤10ppb；由于乙醇主要用作稀释溶解多元醇，使可溶性离子容易溶出，水主要用作使可溶性离子溶进水中便于测试，因此，优选地，乙醇水溶液的溶度为70％-90％。

S120、利用标准加样法，在等分的高纯多元醇样品中加入待测金属离子标准溶液形成梯度待测金属离子浓度的混合溶液，同时往低金属离子浓度的混合液中补充超纯水，来保持水：多元醇两者的比例不变，充分搅拌混合后，配制成已知待测金属离子含量的多元醇混合液。

S200、将预计量已知待测金属离子含量的多元醇混合液逐次加入到乙醇水溶液中，测定每次加入预计量已知待测金属离子含量的多元醇混合液后，乙醇水溶液的电导率值，计算得出已知待测金属离子含量的多元醇混合液在稀释前后的电导率差值；具体地，稀释前后的电导率差值可通过以下步骤来实现：

S210、在室温(25℃)条件下，称取预计量的乙醇水溶液，测定其电导率为EC0；其中，乙醇水溶液的称取量可根据实际的测试需要进行选择，优选80ml-95ml，既便于计算又可与容器的容量相适配。

S220、移液枪移取预计量已知待测金属离子含量的多元醇混合液，加入到乙醇水溶液中，搅拌20s-50s后，测定电导率值为EC1；

S230、移液枪再次移取预计量已知待测金属离子含量的多元醇混合液，加入到上述混合溶液中，搅拌20s-50s后，测定电导率值为EC2；

S220步骤和S230步骤中，多元醇混合液的移取量可根据多元醇所需稀释的浓度和移取的次数来进行选择，优选0.5ml-2ml。

S240、依次添加n次已知待测金属离子含量的多元醇混合液，测得其电导率值为ECn，n≥1，且n为整数；多次加入的目的是监测稀释过程中电导率是否发生变化，同时增加搅拌时间，使多元醇充分溶解，离子充分释放，实际添加的次数可根据多元醇所需稀释的浓度来进行设置。

S250、计算得出已知待测金属离子含量的多元醇混合液在稀释前后的电导率差值；具体地，稀释前后电导率差值的计算公式为：

E

其中，ECn为第n+2次添加已知待测金属离子含量的多元醇混合液后，所测得混合溶液的电阻率值；

EC1为首次加入已知待测金属离子含量的多元醇混合液后，所测得混合溶液的电阻率值。

S300、根据已知待测金属离子含量为梯级浓度的多元醇混合液及其相应的电导率差值，进行标准曲线拟合，得出待测金属离子含量与电导率差值之间的拟合方程；进一步地，根据已知待测金属离子含量为100ppb-2000ppb梯级浓度的多元醇混合液及其相应的电导率差值，进行标准曲线拟合，优选地，根据已知待测金属离子含量为100ppb、200ppb、300ppb、400ppb、500ppb、1000ppb、2000ppb的多元醇混合液及其相应的电导率差值，进行标准曲线拟合，得出待测金属离子含量与电导率差值之间的拟合方程。

S400、根据所述S200步骤测定多元醇样品的电导率差值，代入S300步骤中得出的拟合方程，计算得出多元醇样品的待测金属离子含量。

本实施例中的检测方法，首先通过梯级浓度已知待测金属离子含量的多元醇混合液及其相应的电导率差值，来进行标准曲线拟合，求得待测金属离子含量与电导率差值之间的拟合方程，即待测金属离子含量与电导率差值之间的对应关系；随后根据已知的电导率差值测试步骤，测定出待测多元醇样品的电导率差值，将其代入求得的拟合方程中，即可得出多元醇样品中的待测金属离子含量，进而初步判断多元醇中金属离子含量所处的大致范围。整个测试过程中，主要采用电导率测试仪、移液枪及容器设备即可实现测试，不仅测试设备简约，可有效的降低测试成本，而且无需对测试样品进行繁琐的处理，可大大的缩短测试时长，有效的提高测试的效率，便于多元醇及相应产品产量的增长，可应用于微量级测试甚至痕量测试中。另外，通过将多元醇中的金属离子稀释到乙醇水溶液中，来使电荷移动，便于电导率的测试，由于超纯水本身含有的金属离子少、电子级乙醇本身的离子含量少，因此，测试的背景值更低，更能测试到低金属离子含量的电导率值。

实施例2：

请参阅附图1，本实施例提供一种基于电导率判断多元醇金属离子含量的检测方法，与实施例1相同，均包括以下步骤：

S100、分别配制乙醇水溶液和已知待测金属离子含量的多元醇混合液；

S200、将预计量已知待测金属离子含量的多元醇混合液逐次加入到乙醇水溶液中，测定每次加入预计量已知待测金属离子含量的多元醇混合液后，乙醇水溶液的电导率值，计算得出已知待测金属离子含量的多元醇混合液在稀释前后的电导率差值；

S300、根据已知待测金属离子含量为梯级浓度的多元醇混合液及其相应的电导率差值，进行标准曲线拟合，得出待测金属离子含量与电导率差值之间的拟合方程；

S400、根据所述S200步骤测定多元醇样品的电导率差值，代入S300步骤中得出的拟合方程，计算得出多元醇样品的待测金属离子含量。

其主要区别在于，本实施例中基于电导率判断多元醇金属离子含量的检测方法，还包括以下步骤：

S500、根据所得出多元醇样品的待测金属离子含量，对多元醇样品的待测金属离子含量进行等级划分。具体地，金属离子含量等级划分可通过以下步骤实现，

若待测金属离子含量＜500ppb，则将多元醇样品的待测金属离子含量划分为1级，同时将多元醇样品划分为优级品，符合生产使用要求；

若500ppb≤待测金属离子含量＜1000ppb，则将多元醇样品的待测金属离子含量划分为2级，同时对多元醇样品进行进一步测试，以判断多元醇样品是否符合生产使用要求；

若待测金属离子含量≥1000ppb，则将多元醇样品的待测金属离子含量划分为3级，同时将多元醇样品划分为不合格品，需要进行重新处理。

本实施例中的检测方法，在实施例1的基础上，根据待测金属离子含量来对多元醇样品进行等级划分，可快速、高效的判断多元醇样品是否符合生产使用的要求，便于缩短多元醇及相应产品的生产周期。

实施例3：

本实施例提供一种基于电导率判断多元醇Na离子含量的检测方法，包括以下步骤，

1、利用电子级乙醇和超纯水配置为90％的乙醇水溶液，置于5L聚四氟瓶中待用。

2、称取7份99ml的高纯多元醇样品分别置于150ml PE杯中，编号①②③④⑤⑥⑦；使用标准加样法，移液枪吸取1ml 200ppm的Na离子浓度的标准溶液，加入到编号⑦的高纯多元醇中，搅拌混合均匀，即为2000ppb Na离子浓度的多元醇混合溶液；移液枪吸取0.5ml200ppm的Na离子浓度的标准溶液加入到编号⑥的高纯多元醇中，同时补充0.5ml超纯水至编号⑥的高纯多元醇中，混合搅拌均匀，即为1000ppb Na离子浓度的多元醇混合溶液；同理，往低Na离子浓度的混合液中补充超纯水，来保持水：多元醇两者的比例不变，充分搅拌混合，配制成已知Na离子含量为梯度浓度的多元醇与水的混合溶液，通过添加后，编号①②③④⑤⑥⑦的PE杯中Na离子含量依次为100ppb、200ppb、300ppb、400ppb、500ppb、1000ppb、2000ppb。

3、在室温(25℃)条件下，称取90ml乙醇水溶液，测定其电导率为EC0；移液枪移取1ml Na离子含量为100ppb的混合溶液①，加入到乙醇水溶液中，搅拌30s后，测定电导率值为EC1；移液枪再移取1ml Na离子含量为100ppb的混合溶液①，加入到此前的混合溶液中，搅拌30s后，测定电导率值为EC2。直至添加10ml Na离子含量为100ppb的混合溶液①到混合溶液中，测试其电导率值至EC10，同样操作测定三次Na离子含量为100ppb的多元醇溶液，然后，根据稀释前后电导率差值的计算公式：E

表1电导率值及电导率差值(Na离子含量100ppb)

4、在室温(25℃)条件下，称取90ml乙醇水溶液，测定其电导率为EC0；移液枪移取1ml Na离子含量为200ppb的混合溶液②，加入到乙醇水溶液中，搅拌30s后，测定电导率值为EC1；移液枪再移取1ml Na离子含量为200ppb的混合溶液②，加入到此前的混合溶液中，搅拌30s后，测定电导率值为EC2。直至添加10ml Na离子含量为200ppb的混合溶液②到混合溶液中，测试其电导率值至EC10，同样操作测定三次Na离子含量为200ppb的多元醇溶液，然后，根据稀释前后电导率差值的计算公式：E

表2电导率值及电导率差值(Na离子含量200ppb)

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5、同理依次测试300ppb、400ppb、500ppb、1000ppb、2000ppb已知Na离子浓度的多元醇混合溶液③、④、⑤、⑥、⑦，得到E3、E4、E5、E6、E7，结果表3-7。

表3电导率值及电导率差值(Na离子含量300ppb)

表4电导率值及电导率差值(Na离子含量400ppb)

表5电导率值及电导率差值(Na离子含量500ppb)

表6电导率值及电导率差值(Na离子含量1000ppb)

表7电导率值及电导率差值(Na离子含量2000ppb)

6、以多元醇中Na离子含量及对应的电导率差值E

7、在室温(25℃)条件下，称取90ml乙醇水溶液，测定其电导率为EC0；移液枪移取1ml待测多元醇样品1，加入到乙醇水溶液中，搅拌30s后，测定电导率值为EC1；移液枪再移取1ml待测多元醇样品1，加入到此前的混合溶液中，搅拌30s后，测定电导率值为EC2。直至添加10ml待测多元醇样品1到混合溶液中，测试其电导率值至EC10，同样操作测定三次待测多元醇样品1，然后，根据稀释前后电导率差值的计算公式：E

表8电导率值及电导率差值(待测多元醇样品1)

根据表8，求得三次待测多元醇样品1电导率差值的平均值E8＝0.0137us/cm，即Y＝0.0137us/cm，代入拟合方程Y＝0.00002X+0.005中，得出X＝660，即，待测多元醇样品1中Na离子含量为660ppb，介于500ppb-1000ppb之间，因此，需要对多元醇样品1进行再次测试，以精确多元醇样品1中Na离子的实际含量。

8、同样方式，三次测得待测多元醇样品2的电导率及电导率差值，如表9所示。

表9电导率值及电导率差值(待测多元醇样品2)

根据表9，求得三次待测多元醇样品2电导率差值的平均值E9＝0.001us/cm，即Y＝0.001us/cm，代入拟合方程Y＝0.00002X+0.005中，得出X＝25，即，待测多元醇样品2中Na离子含量为25ppb，小于500ppb，因此，将多元醇样品2划分为优级品，符合生产使用要求。

9、通过ICP测试，对待测多元醇样品1和2分别进行Na离子含量测试，测得待测多元醇样品1和2的实际离子含量如表10所示。

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由表10可知，待测多元醇样品1的Na离子含量为404ppb，待测多元醇样品2的Na离子含量为低于100ppb，由此可见，本发明中基于电导率判断多元醇金属离子含量的检测方法，可对多元醇样品中的金属离子含量进行快速、有效的测定，从而高效的判断出多元醇样品是否符合生产使用的要求，缩短多元醇及相应产品的生产周期。

从上述实施例的技术方案可以看出，本发明提供了一种基于电导率判断多元醇金属离子含量的检测方法，不仅测试设备简约，可有效的降低测试成本，而且无需对测试样品进行繁琐的处理，可大大的缩短测试时长，有效的提高测试的效率，便于多元醇及相应产品产量的增长，可应用于微量级测试甚至痕量测试中。

虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。