Brom in Polymeren mit ICP-MS analysieren

Anbieter zum Thema

a1sciences-4c-transparenter-hintergrund (a1)

Der erste Schritt, bei dem thermische Reaktionen stattfinden können, ist die Säurezugabe zur Polymerprobe. Bei dem Aufschluss von elektrooptisch aktiven Polymeren wurden z.T. heftige Reaktionen (bis zur Flammenbildung) bei der Zugabe von Salpeter- und Schwefelsäure beobachtet. Um die Bromverluste bei der Säurezugabe quantifizieren zu können, musste ein geeigneter Laborversuch entwickelt werden. Zu diesem Zweck wurde eine Probe eines elektrooptisch aktiven Polymers, das über eine Bromkopplung der Monomere synthetisiert wurde, in einem 3-Hals-Rundkolben vorgelegt und durch ein Septum nacheinander 5 mL H2SO4 und 3 mL HNO3 zugegeben. Durch den zweiten Stutzen wurden die entstehenden Gase mit Stickstoff in eine Absorptionslösung (Wasser) eingeleitet (s. Abb. 1). Der Bromgehalt der Absorptionslösung wurde anschließend mittels ICP-MS analysiert. Ein weiterer Schritt des Aufschlussverfahrens, bei dem Brom entweichen kann, ist das Überführen der Aufschlusslösung in Messkolben und das Verdünnen mit destilliertem Wasser. Die sich entwickelnde stark exotherme Reaktion bei der Vermischung des Aufschlusssäuregemisches mit destilliertem Wasser kann leicht flüchtige Bromverbindungen freisetzen, die folglich aus der Lösung entweichen können. Um zu untersuchen, inwieweit Bromverluste bei diesem Schritt des Aufschlussverfahrens auftreten, wurde das elektrooptisch aktive Polymer in der Mikrowelle mit 5 mL Schwefel- und 3 mL Salpetersäure aufgeschlossen. Die resultierende Aufschlusslösung wurde in einen Rundkolben (Versuchsaufbau wie zuvor (s. Abb. 1)) überführt. Daraufhin wurden 20 mL Wasser durch das Septum eingeleitet. Die entstehenden Gase wurden wiederum in die Absorptionslösung geleitet und diese ebenfalls mittels ICP-MS auf ihren Bromgehalt hin untersucht. In der beschriebenen Versuchsreihe zur Simulation des Säurezugabeschrittes und des Verdünnungsschrittes nach dem Aufschluss konnte ein Mindestbromverlust von dreizehn Prozent (s.Abb. 2) beobachtet werden. Es ist aber sehr wahrscheinlich, dass während des mikrowellenunterstützten Säureaufschlusses weitere Analytverluste stattfinden, z.B. beim Öffnen der Gefäße, die durch die Versuchsreihe nicht erfasst wurden. Aufgrund der beschriebenen Untersuchungen kann die Aussage getroffen werden, dass diese Methode der Probenvorbereitung zur Bestimmung von Brom in der vorliegenden Matrix nicht geeignet ist. Für die Bestimmung von Brom in Feststoffen mittels ICP-MS sollte daher eine alternative Probenvorbereitung verwendet werden.

Brom in organischen Lösungsmitteln

Eine vielversprechende Methode, Brom in Polymeren mittels ICP-MS zu bestimmen, ist die Einbringung der in organischen Lösungsmitteln gelösten bromhaltigen Analyten in das ICP-MS. Eine Messung von organischen Lösungen durch ICP-MS ist jedoch nicht ohne weiteres möglich: Beim Eintrag einer großen organischen Fracht in das Plasma wird dieses häufig instabil. Die Abwesenheit von Sauerstoff führt zu einer unvollständigen Pyrolyse von Lösungsmitteln und organischen Bestandteilen der Probe. Der sich bildende elementare Kohlenstoff lagert sich im Bereich des Interfaces und der Ionenoptik ab [1], wodurch bereits nach kurzer Zeit eine Verschlechterung der Performance des Gerätes beobachtet werden kann. Um organische Lösungsmittel mittels ICP-MS dennoch messen zu können, ist alternative Probeaufgabe notwendig.

Eine Möglichkeit, um organische Lösungsmittel mittels ICP-MS messen zu können, stellt das Membrandesolvationsverfahren (MD) dar [3-6]. Da eine vollständige Desolvation auch mit dieser Methode nicht realisiert werden kann, müssen Lösungsmittelüberschüsse und organische Bestandteile im Plasma durch zusätzliches Einleiten von Sauerstoff in den Probenstrom vollständig zerstört werden. Das Lösen der Proben in organischen Lösungsmitteln und anschließendes Messen mittels Membran-Desolvation-ICP-MS (MD-ICP-MS) ist jedoch aufgrund der unzureichenden Löslichkeit vieler Polymertypen nur selten möglich. In mehreren Versuchsreihen wurden Proben basierend auf Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), die als FlammschutzmittelDecabromdiphenylether enthielten, mit dem Lösungsverfahren untersucht.

(ID:352200)