本发明涉及一种乳化液中铁皂含量的测定方法。
背景技术：
在带钢冷轧轧制过程中,辊缝区内由于轧制变形区内高温高压的作用,带钢与轧辊之间磨损产生大量直径在微米级的铁粉,这些铁粉很大一部分由循环系统进入乳化液系统。这些铁粉为活性铁粉,带有大量的电荷。因为冷轧钢的乳化液中含有一定量的脂肪酸，这些活性铁粉在乳化液中的轧制油滴相互吸引形成铁皂，铁皂有很大的粘度。铁皂值达到一定程度后会出现很多问题,其喷射到轧机上极易附着在轧辊以及轧机上,使机架内设备上积累了大量油泥,在外力的作用下落到轧辊或钢板上,极易造成辊印及其他带钢表面缺陷。生产过程中通常是通过改善辊缝区润滑或延长磁过滤时间来减少乳化液中铁粉，或提高平床过滤器滤纸的过滤精度来过滤铁皂，使得上面的问题得以改善。但仍有一部分颗粒度较小的铁皂进入到乳化液系统中,影响着出口带钢表面清洁度。到目前为止，ASTM,DIN,GB和文献中均没有记载乳化液中铁皂含量的分析检测方法，但铁皂的分析检测对控制乳化液指标有着重要的作用，同时也直接影响钢板的表面质量。所以建立一种稳定有效地分析检测方法对铁皂含量监控是非常有必要的。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种乳化液中铁皂含量的测定方法，解决铁皂的不易和其它乳化液组分分离的问题；分析铁皂含量快速，准确，分析误差满足常规化学分析法的误差要求。
实现上述目的的一种技术方案是：一种乳化液中铁皂含量的测定方法，包括下列步骤：
样品脱水步骤：称取质量为Ws的乳化液样品，加入质量为W1的圆底烧瓶中进行真空脱水，得到脱水样品，脱水样品与所述圆底烧瓶的总质量为W2；
纯化步骤：采用磁铁使脱水样品中的铁粉沉积到底部；
铁皂富集步骤：从脱水样品顶部取样质量为W3的测试样品，配制测试样品的三氯甲烷溶液，并使该溶液以1-2ml/min的速度通过正相固相萃取柱，再依次用三氯甲烷和异丙醇，淋洗该正相固相萃取柱，完成铁皂在正相固相萃取柱内的富集；
分离步骤：另取一个质量为W4的烧杯.用20ml-120ml浓度为2-10wt.％的盐酸异丙醇溶液，以不超过1ml/min的速度通过该正相固相萃取柱,用质量为W4的烧杯收集分离洗脱液，并使该分离洗脱液的溶剂蒸发，冷却，得到收集物；
去除杂质步骤：在该盛有收集物的烧杯中倒入去离子水，静置后倒出上层清液，重复三次该过程后，使该烧杯中的去离子水蒸发，并冷却，对该烧杯进行称重，质量为W5；
计算步骤：乳化液中铁皂含量W％的计算公式为：
进一步的，所述样品脱水步骤是将所述圆底烧瓶置于50～70℃的水浴锅中并将该圆底烧瓶与一旋转蒸发仪连通，并采用抽真空装置对该圆底烧瓶抽真空。
进一步的，所述样品脱水步骤中，所述圆底烧瓶内的真空度大于等于0.09MPa。
进一步的，所述铁皂富集步骤中先用10ml-60ml三氯甲烷活化正相固相萃取柱。
进一步的，所述铁皂富集步骤中所述测试样品的三氯甲烷溶液是用0.5-5g的测试样品和10-20ml三氯甲烷配制而成的。
再进一步的，所述铁皂富集步骤中，先使测试样品的三氯甲烷溶液以1-2ml/min的速度通过正相固相萃取柱，再依次用20-100ml三氯甲烷和20ml-100ml异丙醇，淋洗该正相固相萃取柱，合并三次洗脱后的三氯甲烷和异丙醇得到富集洗脱液，完成铁皂在正相固相萃取柱内的富集，所述富集洗脱液通过红外测试以确定其中无铁皂。
进一步的，所述分离步骤中，所述烧杯中盛有沸石，W4为所述烧杯和沸石的总质量。
进一步的，所述分离步骤中，所述分离洗脱液中的溶剂是在80-150℃下蒸发的。
进一步的，所述去除杂质步骤中，去离子水是在100-120℃下蒸发的。
采用了本发明的一种乳化液中铁皂含量的测定方法，包括下列步骤：样品脱水步骤：称取质量为Ws的乳化液样品，加入质量为W1的圆底烧瓶中进行真空脱水，得到脱水样品，脱水样品与所述圆底烧瓶的总质量为W2；纯化步骤：采用磁铁使脱水样品中的铁粉沉积到底部；铁皂富集步骤：从脱水样品顶部取样质量为W3的测试样品，配制测试样品的三氯甲烷溶液，并使该溶液以1-2ml/min的速度通过正相固相萃取柱，再依次用三氯甲烷和异丙醇，淋洗该正相固相萃取柱，完成铁皂在正相固相萃取柱内的富集；分离步骤：另取一个质量为W4的烧杯.用20ml-120ml浓度为2-10wt.％的盐酸异丙醇溶液，以不超过1ml/min的速度通过该正相固相萃取柱,用质量为W4的烧杯收集分离洗脱液，并使该分离洗脱液的溶剂蒸发，冷却，得到收集物；去除杂质步骤：在该盛有收集物的烧杯中倒入去离子水，静置后倒出上层清液，重复三次该过程后，使该烧杯中的去离子水蒸发，并冷却，对该烧杯进行称重，质量为W5；计算步骤：乳化液中铁皂含量W％的计算公式为：其技术效果是：解决铁皂的不易和其它乳化液组分分离的问题；分析铁皂含量快速，准确，分析误差满足常规化学分析法的误差要求。
具体实施方式
下面通过具体地实施例，进行详细地说明：
本发明的一种乳化液中铁皂含量的测定方法，先将乳化液中铁皂在正相固相萃取柱上富集，再将铁皂从正相固相萃取柱上分离，最后进行定量分析，测定乳化液中铁皂含量，该方法用于监控乳化液指标。
本发明的一种乳化液中铁皂含量的测定方法包括下列步骤：
样品脱水步骤：将乳化液摇匀并准确称取质量为Ws乳化液样品，Ws的质量一般100g～500g，并将乳化液样品全部转移至预先称重的，质量为W1的1000ml圆底烧瓶中。将该圆底烧瓶置于50～70℃的水浴锅中，并连入旋转蒸发仪，打开抽真空装置对该圆底烧瓶抽真空，并关闭阀门，使乳化液样品中的去离子水从该圆底烧瓶中蒸发，并在另外一个烧瓶中被冷却收集，从而完成乳化液样品的脱水，得到脱水样品，当乳化液样品中的去离子水全部去除后，关闭真空，打开阀门，取下圆底烧瓶，冷却称重，得到脱水样品和1000ml烧瓶的总质量W2。
相比于传统的在100℃以上用电热板对乳化液样品进行脱水，本发明采用旋转蒸发仪对乳化液样品进行脱水，可直接可缩短乳化液样品的脱水时间，又保证乳化液样品中其他组分不会损失。通过优化旋转蒸发仪工作参数可以得到最短的脱水时间。
纯化步骤：将脱水样品倒入50ml的烧杯，将烧杯置于吸铁石之上30min。脱水样品中的铁粉会全部沉积在烧杯底部。
铁皂富集步骤：将正相固相萃取柱安装于固相萃取装置上，先用10ml-60ml三氯甲烷活化正相固相萃取柱。从脱水样品顶部取样质量为W3的测试样品，W3的质量一般为0.5-5g，先用10-20ml三氯甲烷将测试样品溶解，得到测试样品的三氯甲烷溶液，将测试样品的三氯甲烷溶液加到正相固相萃取柱上，以1-2ml/min的速度缓慢通过正相固相萃取柱，再依次用20-100ml三氯甲烷和20ml-100ml异丙醇，淋洗正相固相萃取柱，将合并三次洗脱后的三氯甲烷和异丙醇得到富集洗脱液，完成铁皂在正相固相萃取柱内的富集。
固相萃取柱有几大种类，本发明中采用正相固相萃取柱，即先用极性低的溶剂淋洗固相萃取柱洗脱极性低的化合物，再依次提高溶剂的极性。测试样品的组成成分主要包括的油、酯、脂肪酸，极性添加剂、铁皂和其他添加剂，而其中油和酯占的比例最大。所以本发明中最先用三氯甲烷洗脱正相固相萃取柱，目的是使得测试样品中的油和酯，不被正相固相萃取柱保留，直接洗脱下来，而其他组分被正相固相萃取柱吸附。这样可以减少测试样品的取样量，提高检出限。然后再用异丙醇洗脱正相固相萃取柱，目的是洗脱样品中的自由脂肪酸和中等极性的添加剂。将合并三次洗脱后的三氯甲烷和异丙醇得到富集洗脱液，加热富集洗脱液使溶剂蒸发后，用红外光谱测试验证未将铁皂洗脱。
分离步骤：取另外一个加有沸石，150ml的，质量为W4的烧杯收集之后的分离洗脱液，即采用20ml-120ml的浓度为2-10wt.％的盐酸异丙醇溶液，以不超过1ml/min的速度通过正相固相萃取柱后得到的洗脱液，将装有分离洗脱液的烧杯被放置到加热板上，在80-150℃加热使得溶剂完全蒸发后，冷却，得到收集物。
用酸化的异丙醇溶剂来洗脱正相固相萃取柱，洗脱液的流速缓慢，目的是使得铁皂在酸性的条件下改变了其在固相萃取柱的保留特性而被洗脱。通过优化盐酸异丙醇的浓度，洗脱液流速和体积，保证铁皂在一定时间内被一定量的洗脱液洗脱。收集物红外测试后，发现铁皂被洗脱收集到烧杯中，说明盐酸异丙醇水溶液对于铁皂的洗脱能力远远大于正相固相萃取柱填充的载体对铁皂的吸附性。
去除杂质步骤：在该盛有收集物的烧杯中倒入去离子水，轻微晃动烧杯，静置后倒出上层清液。重复3次该过程后，将该盛有收集物的烧杯上加热板，在100-120℃下加热使得水完全蒸发后，冷却，测量该盛有和沸石的，150ml的烧杯与收集物的质量W5。
采取上述步骤的目的在于：在干扰及其消除的过程中，因为淋洗液中含有一定的盐酸，同时洗脱过程会产生一定的氯化铁或氯化亚铁，所以收集需用水洗去这些干扰物，再称重计算铁皂含量。
三氯甲烷、异丙醇，盐酸异丙醇均为色谱纯溶剂。
铁皂含量计算步骤：乳化液中铁皂含量W％的计算公式为：
乳化液中铁皂含量W的单位为mg/g。
Ws为乳化液样品的称取质量(g)；
W1为1000ml的圆底烧瓶的质量(g)；
W2为乳化液样品脱水后脱水样品和1000ml的圆底烧瓶的总质量(g)；
W3为测试样品的取样量。或者说是正相固相萃取柱上的加样量(g)；
W4为用于收集分离洗脱液的盛有沸石的150ml烧杯的质量(g)；
W5为经过分离步骤和去除杂质步骤后盛有沸石的150ml烧杯和收集物的总质量(g)。
本发明的一种乳化液中铁皂含量的测定方法，通过正相固相萃取柱种类的选择、正相固相萃取柱洗脱液种类和浓度的选择，解决铁皂不易和其它乳化液组分分离的问题；通过对测试条件包括酸度条件下副产物生成以及干扰消除，提高了该方法的准确性，采用该乳化液中铁皂含量的测定方法对乳化液中铁皂进行分析，分析快速，数据准确，分析误差满足常规化学分析法的误差要求。
本发明的一种乳化液中铁皂含量的测定方法的优势主要体现在：
第一，通过测得不含铁皂的新鲜乳化液的空白实验中空白值标准偏差的3倍所对应的含量计算，本发明的一种乳化液中铁皂含量的测定方法的检出限可在10mg/kg以下，能够满足生产和监控的要求。
第二，配制含0.1wt.％的铁皂的样品平行测定10次，计算其相对标准偏差得其测量重复性。相对标准偏差，即RSD值在10％以内，能够满足监控的要求。
第三，不含铁皂的新鲜乳化液中分别加入0.01wt.％，0.02wt.％，0.05wt.％，0.1wt.％，0.2wt.％,0.5wt.％铁皂，通过回收试验计算其回收率。回收率在80％～120％之间，能够满足监控的需要。
因此，本发明的一种乳化液中铁皂含量的测定方法解决了冷轧钢轧制乳化液中铁皂含量不能准确测定的问题，其检出限在10mg/kg以下，相对标准偏差在10％以内，回收率在80％～120％之间，能够满足测定需要。同时，本发明的一种乳化液中铁皂含量的测定方法具有快速、简便、准确度高、精密度好、操作简单、检出限低等优点。本发明的一种乳化液中铁皂含量的测定方法的应用与实施，可以实现对冷轧钢轧制乳化液中铁皂含量的监测，可据此制定工艺措施有效降低铁皂含量，确保钢板的表面质量和性能的稳定。
下面再提供三个具体实施例：
第一实施例：该实施例中使用正相固相萃取柱为：HF Mega BE-Si,5gm,20ml(Agilent,Part No：14256026)。
样品脱水步骤：准确称取200.00g乳化液样品，用旋转蒸发仪在真空度大于等于0.09Mpa、水浴60℃下，加热2小时，得到脱水样品，并用50ml小烧杯收集。
纯化步骤：将该50ml小烧杯置于吸铁石之上30min。
铁皂富集步骤，从脱水样品顶部取样1.0000g克的测试样品，用10ml三氯甲烷溶解后得到测试样品的三氯甲烷水溶液，加入预先用20ml三氯甲烷活化的正相固相萃取柱，控制测试样品的三氯甲烷水溶液以1ml/min的速度通过正相固相萃取柱，依次用40ml三氯甲烷和40ml异丙醇淋洗正相固相萃取柱。合并所有三氯甲烷和异丙醇得富集洗脱液。
分离步骤：用另一个预先称重并加有沸石的150ml烧杯收集之后的分离洗脱液。即用40ml的5wt.％盐酸异丙醇溶液，以0.5ml/min的速度通过正相固相萃取柱而得到的洗脱液，将分离洗脱液放到加热板上，在120℃加热使得分离洗脱液中的溶剂完全蒸发后，冷却。
纯化步骤：在该盛有沸石的150ml烧杯倒入10ml水，轻微晃动烧杯，静置后倒出上层清液。重复3次该过程后，将盛有沸石的150ml烧杯放上加热板，在100-120℃下加热使得水完全蒸发后，冷却，对盛有沸石的150ml烧杯称重。
最后计算得到铁皂含量。
第二实施例：该实施例中使用正相固相萃取柱为：HF Mega BE-Si,5gm,20ml(Agilent,Part No：14256026)。
样品脱水步骤：准确称取400.00g乳化液样品，用旋转蒸发仪在真空度大于等于0.09Mpa、水浴70℃下，加热2小时，得到脱水样品，并用50ml小烧杯收集。
纯化步骤：将该50ml小烧杯置于吸铁石之上30min。
铁皂富集步骤，从脱水样品顶部取样5.0000g克的测试样品，用20ml三氯甲烷溶解后得到测试样品的三氯甲烷水溶液，加入预先用60ml三氯甲烷活化的正相固相萃取柱，控制测试样品的三氯甲烷水溶液以1ml/min的速度通过正相固相萃取柱，依次用40ml三氯甲烷和40ml异丙醇淋洗正相固相萃取柱。合并所有三氯甲烷和异丙醇得富集洗脱液。
分离步骤：用另一个预先称重并加有沸石的150ml烧杯收集之后的分离洗脱液。即用40ml的5wt.％盐酸异丙醇溶液，以0.5ml/min的速度通过正相固相萃取柱而得到的洗脱液，将分离洗脱液放到加热板上，在120℃加热使得分离洗脱液中的溶剂完全蒸发后，冷却。
纯化步骤：在该盛有沸石的150ml烧杯倒入10ml水，轻微晃动烧杯，静置后倒出上层清液。重复3次该过程后，将盛有沸石的150ml烧杯放上加热板，在100-120℃下加热使得水完全蒸发后，冷却，对盛有沸石的150ml烧杯称重。
最后计算得到铁皂含量。
第三实施例：该实施例中使用正相固相萃取柱为：CNWBOND SI SPE2G,10ML(Anpel,Part No：SBEQ-CA1358)
样品脱水步骤：准确称取100.00g乳化液样品，用旋转蒸发仪在真空度大于等于0.09Mpa、水浴60℃下，加热1小时，得到脱水样品，并用50ml小烧杯收集。
纯化步骤：将该50ml小烧杯置于吸铁石之上30min。
铁皂富集步骤，从脱水样品顶部取样0,5000g克的测试样品，用10ml三氯甲烷溶解后得到测试样品的三氯甲烷水溶液，加入预先用10ml三氯甲烷活化的正相固相萃取柱，控制测试样品的三氯甲烷水溶液以1ml/min的速度通过正相固相萃取柱，依次用20ml三氯甲烷和20ml异丙醇淋洗正相固相萃取柱。合并所有三氯甲烷和异丙醇得富集洗脱液。
分离步骤：用另一个预先称重并加有沸石的150ml烧杯收集之后的分离洗脱液。即用40ml的5wt.％盐酸异丙醇溶液，以0.5ml/min的速度通过正相固相萃取柱而得到的洗脱液，将分离洗脱液放到加热板上，在120℃加热使得分离洗脱液中的溶剂完全蒸发后，冷却。
纯化步骤：在该盛有沸石的150ml烧杯倒入10ml水，轻微晃动烧杯，静置后倒出上层清液。重复3次该过程后，将盛有沸石的150ml烧杯放上加热板，在100-120℃下加热使得水完全蒸发后，冷却，对盛有沸石的150ml烧杯称重。
最后计算得到铁皂含量。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。