本發(fā)明涉及一種乳化液中鐵皂含量的測定方法。
背景技術(shù)：
在帶鋼冷軋軋制過程中,輥縫區(qū)內(nèi)由于軋制變形區(qū)內(nèi)高溫高壓的作用,帶鋼與軋輥之間磨損產(chǎn)生大量直徑在微米級的鐵粉,這些鐵粉很大一部分由循環(huán)系統(tǒng)進入乳化液系統(tǒng)。這些鐵粉為活性鐵粉,帶有大量的電荷。因為冷軋鋼的乳化液中含有一定量的脂肪酸，這些活性鐵粉在乳化液中的軋制油滴相互吸引形成鐵皂，鐵皂有很大的粘度。鐵皂值達(dá)到一定程度后會出現(xiàn)很多問題,其噴射到軋機上極易附著在軋輥以及軋機上,使機架內(nèi)設(shè)備上積累了大量油泥,在外力的作用下落到軋輥或鋼板上,極易造成輥印及其他帶鋼表面缺陷。生產(chǎn)過程中通常是通過改善輥縫區(qū)潤滑或延長磁過濾時間來減少乳化液中鐵粉，或提高平床過濾器濾紙的過濾精度來過濾鐵皂，使得上面的問題得以改善。但仍有一部分顆粒度較小的鐵皂進入到乳化液系統(tǒng)中,影響著出口帶鋼表面清潔度。到目前為止，ASTM,DIN,GB和文獻(xiàn)中均沒有記載乳化液中鐵皂含量的分析檢測方法，但鐵皂的分析檢測對控制乳化液指標(biāo)有著重要的作用，同時也直接影響鋼板的表面質(zhì)量。所以建立一種穩(wěn)定有效地分析檢測方法對鐵皂含量監(jiān)控是非常有必要的。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種乳化液中鐵皂含量的測定方法，解決鐵皂的不易和其它乳化液組分分離的問題；分析鐵皂含量快速，準(zhǔn)確，分析誤差滿足常規(guī)化學(xué)分析法的誤差要求。
實現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是：一種乳化液中鐵皂含量的測定方法，包括下列步驟：
樣品脫水步驟：稱取質(zhì)量為Ws的乳化液樣品，加入質(zhì)量為W1的圓底燒瓶中進行真空脫水，得到脫水樣品，脫水樣品與所述圓底燒瓶的總質(zhì)量為W2；
純化步驟：采用磁鐵使脫水樣品中的鐵粉沉積到底部；
鐵皂富集步驟：從脫水樣品頂部取樣質(zhì)量為W3的測試樣品，配制測試樣品的三氯甲烷溶液，并使該溶液以1-2ml/min的速度通過正相固相萃取柱，再依次用三氯甲烷和異丙醇，淋洗該正相固相萃取柱，完成鐵皂在正相固相萃取柱內(nèi)的富集；
分離步驟：另取一個質(zhì)量為W4的燒杯.用20ml-120ml濃度為2-10wt.％的鹽酸異丙醇溶液，以不超過1ml/min的速度通過該正相固相萃取柱,用質(zhì)量為W4的燒杯收集分離洗脫液，并使該分離洗脫液的溶劑蒸發(fā)，冷卻，得到收集物；
去除雜質(zhì)步驟：在該盛有收集物的燒杯中倒入去離子水，靜置后倒出上層清液，重復(fù)三次該過程后，使該燒杯中的去離子水蒸發(fā)，并冷卻，對該燒杯進行稱重，質(zhì)量為W5；
計算步驟：乳化液中鐵皂含量W％的計算公式為：
進一步的，所述樣品脫水步驟是將所述圓底燒瓶置于50～70℃的水浴鍋中并將該圓底燒瓶與一旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀連通，并采用抽真空裝置對該圓底燒瓶抽真空。
進一步的，所述樣品脫水步驟中，所述圓底燒瓶內(nèi)的真空度大于等于0.09MPa。
進一步的，所述鐵皂富集步驟中先用10ml-60ml三氯甲烷活化正相固相萃取柱。
進一步的，所述鐵皂富集步驟中所述測試樣品的三氯甲烷溶液是用0.5-5g的測試樣品和10-20ml三氯甲烷配制而成的。
再進一步的，所述鐵皂富集步驟中，先使測試樣品的三氯甲烷溶液以1-2ml/min的速度通過正相固相萃取柱，再依次用20-100ml三氯甲烷和20ml-100ml異丙醇，淋洗該正相固相萃取柱，合并三次洗脫后的三氯甲烷和異丙醇得到富集洗脫液，完成鐵皂在正相固相萃取柱內(nèi)的富集，所述富集洗脫液通過紅外測試以確定其中無鐵皂。
進一步的，所述分離步驟中，所述燒杯中盛有沸石，W4為所述燒杯和沸石的總質(zhì)量。
進一步的，所述分離步驟中，所述分離洗脫液中的溶劑是在80-150℃下蒸發(fā)的。
進一步的，所述去除雜質(zhì)步驟中，去離子水是在100-120℃下蒸發(fā)的。
采用了本發(fā)明的一種乳化液中鐵皂含量的測定方法，包括下列步驟：樣品脫水步驟：稱取質(zhì)量為Ws的乳化液樣品，加入質(zhì)量為W1的圓底燒瓶中進行真空脫水，得到脫水樣品，脫水樣品與所述圓底燒瓶的總質(zhì)量為W2；純化步驟：采用磁鐵使脫水樣品中的鐵粉沉積到底部；鐵皂富集步驟：從脫水樣品頂部取樣質(zhì)量為W3的測試樣品，配制測試樣品的三氯甲烷溶液，并使該溶液以1-2ml/min的速度通過正相固相萃取柱，再依次用三氯甲烷和異丙醇，淋洗該正相固相萃取柱，完成鐵皂在正相固相萃取柱內(nèi)的富集；分離步驟：另取一個質(zhì)量為W4的燒杯.用20ml-120ml濃度為2-10wt.％的鹽酸異丙醇溶液，以不超過1ml/min的速度通過該正相固相萃取柱,用質(zhì)量為W4的燒杯收集分離洗脫液，并使該分離洗脫液的溶劑蒸發(fā)，冷卻，得到收集物；去除雜質(zhì)步驟：在該盛有收集物的燒杯中倒入去離子水，靜置后倒出上層清液，重復(fù)三次該過程后，使該燒杯中的去離子水蒸發(fā)，并冷卻，對該燒杯進行稱重，質(zhì)量為W5；計算步驟：乳化液中鐵皂含量W％的計算公式為：其技術(shù)效果是：解決鐵皂的不易和其它乳化液組分分離的問題；分析鐵皂含量快速，準(zhǔn)確，分析誤差滿足常規(guī)化學(xué)分析法的誤差要求。
具體實施方式
下面通過具體地實施例，進行詳細(xì)地說明：
本發(fā)明的一種乳化液中鐵皂含量的測定方法，先將乳化液中鐵皂在正相固相萃取柱上富集，再將鐵皂從正相固相萃取柱上分離，最后進行定量分析，測定乳化液中鐵皂含量，該方法用于監(jiān)控乳化液指標(biāo)。
本發(fā)明的一種乳化液中鐵皂含量的測定方法包括下列步驟：
樣品脫水步驟：將乳化液搖勻并準(zhǔn)確稱取質(zhì)量為Ws乳化液樣品，Ws的質(zhì)量一般100g～500g，并將乳化液樣品全部轉(zhuǎn)移至預(yù)先稱重的，質(zhì)量為W1的1000ml圓底燒瓶中。將該圓底燒瓶置于50～70℃的水浴鍋中，并連入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，打開抽真空裝置對該圓底燒瓶抽真空，并關(guān)閉閥門，使乳化液樣品中的去離子水從該圓底燒瓶中蒸發(fā)，并在另外一個燒瓶中被冷卻收集，從而完成乳化液樣品的脫水，得到脫水樣品，當(dāng)乳化液樣品中的去離子水全部去除后，關(guān)閉真空，打開閥門，取下圓底燒瓶，冷卻稱重，得到脫水樣品和1000ml燒瓶的總質(zhì)量W2。
相比于傳統(tǒng)的在100℃以上用電熱板對乳化液樣品進行脫水，本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀對乳化液樣品進行脫水，可直接可縮短乳化液樣品的脫水時間，又保證乳化液樣品中其他組分不會損失。通過優(yōu)化旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀工作參數(shù)可以得到最短的脫水時間。
純化步驟：將脫水樣品倒入50ml的燒杯，將燒杯置于吸鐵石之上30min。脫水樣品中的鐵粉會全部沉積在燒杯底部。
鐵皂富集步驟：將正相固相萃取柱安裝于固相萃取裝置上，先用10ml-60ml三氯甲烷活化正相固相萃取柱。從脫水樣品頂部取樣質(zhì)量為W3的測試樣品，W3的質(zhì)量一般為0.5-5g，先用10-20ml三氯甲烷將測試樣品溶解，得到測試樣品的三氯甲烷溶液，將測試樣品的三氯甲烷溶液加到正相固相萃取柱上，以1-2ml/min的速度緩慢通過正相固相萃取柱，再依次用20-100ml三氯甲烷和20ml-100ml異丙醇，淋洗正相固相萃取柱，將合并三次洗脫后的三氯甲烷和異丙醇得到富集洗脫液，完成鐵皂在正相固相萃取柱內(nèi)的富集。
固相萃取柱有幾大種類，本發(fā)明中采用正相固相萃取柱，即先用極性低的溶劑淋洗固相萃取柱洗脫極性低的化合物，再依次提高溶劑的極性。測試樣品的組成成分主要包括的油、酯、脂肪酸，極性添加劑、鐵皂和其他添加劑，而其中油和酯占的比例最大。所以本發(fā)明中最先用三氯甲烷洗脫正相固相萃取柱，目的是使得測試樣品中的油和酯，不被正相固相萃取柱保留，直接洗脫下來，而其他組分被正相固相萃取柱吸附。這樣可以減少測試樣品的取樣量，提高檢出限。然后再用異丙醇洗脫正相固相萃取柱，目的是洗脫樣品中的自由脂肪酸和中等極性的添加劑。將合并三次洗脫后的三氯甲烷和異丙醇得到富集洗脫液，加熱富集洗脫液使溶劑蒸發(fā)后，用紅外光譜測試驗證未將鐵皂洗脫。
分離步驟：取另外一個加有沸石，150ml的，質(zhì)量為W4的燒杯收集之后的分離洗脫液，即采用20ml-120ml的濃度為2-10wt.％的鹽酸異丙醇溶液，以不超過1ml/min的速度通過正相固相萃取柱后得到的洗脫液，將裝有分離洗脫液的燒杯被放置到加熱板上，在80-150℃加熱使得溶劑完全蒸發(fā)后，冷卻，得到收集物。
用酸化的異丙醇溶劑來洗脫正相固相萃取柱，洗脫液的流速緩慢，目的是使得鐵皂在酸性的條件下改變了其在固相萃取柱的保留特性而被洗脫。通過優(yōu)化鹽酸異丙醇的濃度，洗脫液流速和體積，保證鐵皂在一定時間內(nèi)被一定量的洗脫液洗脫。收集物紅外測試后，發(fā)現(xiàn)鐵皂被洗脫收集到燒杯中，說明鹽酸異丙醇水溶液對于鐵皂的洗脫能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正相固相萃取柱填充的載體對鐵皂的吸附性。
去除雜質(zhì)步驟：在該盛有收集物的燒杯中倒入去離子水，輕微晃動燒杯，靜置后倒出上層清液。重復(fù)3次該過程后，將該盛有收集物的燒杯上加熱板，在100-120℃下加熱使得水完全蒸發(fā)后，冷卻，測量該盛有和沸石的，150ml的燒杯與收集物的質(zhì)量W5。
采取上述步驟的目的在于：在干擾及其消除的過程中，因為淋洗液中含有一定的鹽酸，同時洗脫過程會產(chǎn)生一定的氯化鐵或氯化亞鐵，所以收集需用水洗去這些干擾物，再稱重計算鐵皂含量。
三氯甲烷、異丙醇，鹽酸異丙醇均為色譜純?nèi)軇?/p>
鐵皂含量計算步驟：乳化液中鐵皂含量W％的計算公式為：
乳化液中鐵皂含量W的單位為mg/g。
Ws為乳化液樣品的稱取質(zhì)量(g)；
W1為1000ml的圓底燒瓶的質(zhì)量(g)；
W2為乳化液樣品脫水后脫水樣品和1000ml的圓底燒瓶的總質(zhì)量(g)；
W3為測試樣品的取樣量?；蛘哒f是正相固相萃取柱上的加樣量(g)；
W4為用于收集分離洗脫液的盛有沸石的150ml燒杯的質(zhì)量(g)；
W5為經(jīng)過分離步驟和去除雜質(zhì)步驟后盛有沸石的150ml燒杯和收集物的總質(zhì)量(g)。
本發(fā)明的一種乳化液中鐵皂含量的測定方法，通過正相固相萃取柱種類的選擇、正相固相萃取柱洗脫液種類和濃度的選擇，解決鐵皂不易和其它乳化液組分分離的問題；通過對測試條件包括酸度條件下副產(chǎn)物生成以及干擾消除，提高了該方法的準(zhǔn)確性，采用該乳化液中鐵皂含量的測定方法對乳化液中鐵皂進行分析，分析快速，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，分析誤差滿足常規(guī)化學(xué)分析法的誤差要求。
本發(fā)明的一種乳化液中鐵皂含量的測定方法的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：
第一，通過測得不含鐵皂的新鮮乳化液的空白實驗中空白值標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍所對應(yīng)的含量計算，本發(fā)明的一種乳化液中鐵皂含量的測定方法的檢出限可在10mg/kg以下，能夠滿足生產(chǎn)和監(jiān)控的要求。
第二，配制含0.1wt.％的鐵皂的樣品平行測定10次，計算其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差得其測量重復(fù)性。相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，即RSD值在10％以內(nèi)，能夠滿足監(jiān)控的要求。
第三，不含鐵皂的新鮮乳化液中分別加入0.01wt.％，0.02wt.％，0.05wt.％，0.1wt.％，0.2wt.％,0.5wt.％鐵皂，通過回收試驗計算其回收率。回收率在80％～120％之間，能夠滿足監(jiān)控的需要。
因此，本發(fā)明的一種乳化液中鐵皂含量的測定方法解決了冷軋鋼軋制乳化液中鐵皂含量不能準(zhǔn)確測定的問題，其檢出限在10mg/kg以下，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在10％以內(nèi)，回收率在80％～120％之間，能夠滿足測定需要。同時，本發(fā)明的一種乳化液中鐵皂含量的測定方法具有快速、簡便、準(zhǔn)確度高、精密度好、操作簡單、檢出限低等優(yōu)點。本發(fā)明的一種乳化液中鐵皂含量的測定方法的應(yīng)用與實施，可以實現(xiàn)對冷軋鋼軋制乳化液中鐵皂含量的監(jiān)測，可據(jù)此制定工藝措施有效降低鐵皂含量，確保鋼板的表面質(zhì)量和性能的穩(wěn)定。
下面再提供三個具體實施例：
第一實施例：該實施例中使用正相固相萃取柱為：HF Mega BE-Si,5gm,20ml(Agilent,Part No：14256026)。
樣品脫水步驟：準(zhǔn)確稱取200.00g乳化液樣品，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在真空度大于等于0.09Mpa、水浴60℃下，加熱2小時，得到脫水樣品，并用50ml小燒杯收集。
純化步驟：將該50ml小燒杯置于吸鐵石之上30min。
鐵皂富集步驟，從脫水樣品頂部取樣1.0000g克的測試樣品，用10ml三氯甲烷溶解后得到測試樣品的三氯甲烷水溶液，加入預(yù)先用20ml三氯甲烷活化的正相固相萃取柱，控制測試樣品的三氯甲烷水溶液以1ml/min的速度通過正相固相萃取柱，依次用40ml三氯甲烷和40ml異丙醇淋洗正相固相萃取柱。合并所有三氯甲烷和異丙醇得富集洗脫液。
分離步驟：用另一個預(yù)先稱重并加有沸石的150ml燒杯收集之后的分離洗脫液。即用40ml的5wt.％鹽酸異丙醇溶液，以0.5ml/min的速度通過正相固相萃取柱而得到的洗脫液，將分離洗脫液放到加熱板上，在120℃加熱使得分離洗脫液中的溶劑完全蒸發(fā)后，冷卻。
純化步驟：在該盛有沸石的150ml燒杯倒入10ml水，輕微晃動燒杯，靜置后倒出上層清液。重復(fù)3次該過程后，將盛有沸石的150ml燒杯放上加熱板，在100-120℃下加熱使得水完全蒸發(fā)后，冷卻，對盛有沸石的150ml燒杯稱重。
最后計算得到鐵皂含量。
第二實施例：該實施例中使用正相固相萃取柱為：HF Mega BE-Si,5gm,20ml(Agilent,Part No：14256026)。
樣品脫水步驟：準(zhǔn)確稱取400.00g乳化液樣品，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在真空度大于等于0.09Mpa、水浴70℃下，加熱2小時，得到脫水樣品，并用50ml小燒杯收集。
純化步驟：將該50ml小燒杯置于吸鐵石之上30min。
鐵皂富集步驟，從脫水樣品頂部取樣5.0000g克的測試樣品，用20ml三氯甲烷溶解后得到測試樣品的三氯甲烷水溶液，加入預(yù)先用60ml三氯甲烷活化的正相固相萃取柱，控制測試樣品的三氯甲烷水溶液以1ml/min的速度通過正相固相萃取柱，依次用40ml三氯甲烷和40ml異丙醇淋洗正相固相萃取柱。合并所有三氯甲烷和異丙醇得富集洗脫液。
分離步驟：用另一個預(yù)先稱重并加有沸石的150ml燒杯收集之后的分離洗脫液。即用40ml的5wt.％鹽酸異丙醇溶液，以0.5ml/min的速度通過正相固相萃取柱而得到的洗脫液，將分離洗脫液放到加熱板上，在120℃加熱使得分離洗脫液中的溶劑完全蒸發(fā)后，冷卻。
純化步驟：在該盛有沸石的150ml燒杯倒入10ml水，輕微晃動燒杯，靜置后倒出上層清液。重復(fù)3次該過程后，將盛有沸石的150ml燒杯放上加熱板，在100-120℃下加熱使得水完全蒸發(fā)后，冷卻，對盛有沸石的150ml燒杯稱重。
最后計算得到鐵皂含量。
第三實施例：該實施例中使用正相固相萃取柱為：CNWBOND SI SPE2G,10ML(Anpel,Part No：SBEQ-CA1358)
樣品脫水步驟：準(zhǔn)確稱取100.00g乳化液樣品，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在真空度大于等于0.09Mpa、水浴60℃下，加熱1小時，得到脫水樣品，并用50ml小燒杯收集。
純化步驟：將該50ml小燒杯置于吸鐵石之上30min。
鐵皂富集步驟，從脫水樣品頂部取樣0,5000g克的測試樣品，用10ml三氯甲烷溶解后得到測試樣品的三氯甲烷水溶液，加入預(yù)先用10ml三氯甲烷活化的正相固相萃取柱，控制測試樣品的三氯甲烷水溶液以1ml/min的速度通過正相固相萃取柱，依次用20ml三氯甲烷和20ml異丙醇淋洗正相固相萃取柱。合并所有三氯甲烷和異丙醇得富集洗脫液。
分離步驟：用另一個預(yù)先稱重并加有沸石的150ml燒杯收集之后的分離洗脫液。即用40ml的5wt.％鹽酸異丙醇溶液，以0.5ml/min的速度通過正相固相萃取柱而得到的洗脫液，將分離洗脫液放到加熱板上，在120℃加熱使得分離洗脫液中的溶劑完全蒸發(fā)后，冷卻。
純化步驟：在該盛有沸石的150ml燒杯倒入10ml水，輕微晃動燒杯，靜置后倒出上層清液。重復(fù)3次該過程后，將盛有沸石的150ml燒杯放上加熱板，在100-120℃下加熱使得水完全蒸發(fā)后，冷卻，對盛有沸石的150ml燒杯稱重。
最后計算得到鐵皂含量。
本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。