[發明專利]一種樣品處理劑及其制備方法和應用以及應用效果評價方法

在審

• 申請號: 201911038369.0
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN112748033A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 高昂;薛燕波;高靜;王笑妍;李紅玉;范彥如
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: G01N5/00
• 分類號: G01N5/00
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

本發明屬于¹⁴C檢測技術領域，公開了一種樣品處理劑及其制備方法和應用。以樣品處理劑的總重量計，該樣品處理劑包括：水溶性有機溶劑10?89wt％，無機強酸10?89wt％和粉狀無碳磨料1?10wt％。經本發明的樣品處理劑處理的生物基材料，再經過石墨化后，其在加速器質譜儀中測得的¹⁴C含量(現代碳含量)可直接用來表示樣品的生物基合成聚合物含量。

技術領域

本發明涉及¹⁴C檢測技術領域，更具體地，涉及一種樣品處理劑及其制備方法和作為加速器質譜儀測定生物基材料中生物基合成聚合物含量的樣品處理劑的應用以及應用效果評價方法。

背景技術

生物基材料，是指部分或全部采用可再生的生物質原料而制備的材料。與傳統材料依賴石油化工原料不同，生物基材料利用產量豐富的植物秸稈、淀粉等天然材料為原料，可以降低石油資源的消耗，減少材料生產過程中的二氧化碳排放量，還可具有生物降解的特點。在很大程度上減輕或避免了對環境的污染。

由于技術及成本問題，國內外多數生物基材料產品均為生物基與石油基的混合產品。擁有更多的生物基含量則意味著擁有更多低碳環保的生物成分。各國基于本國產業整體政策以及生物基產業現狀，對生物基材料中生物基含量作出不同的分級規定。

生物基材料中的生物基含量是指其中源于生物基原料的比例。生物基含量可用現代¹⁴C的含量占整個碳總量的百分比來表示，即生物基碳含量。其中，現代¹⁴C含量是指被測試樣中的¹⁴C與現代含碳標準物質中¹⁴C的比例。該測定的原理在于，由于宇宙射線與大氣中¹⁴N的持續作用產生¹⁴C，因此大氣層中¹⁴C的含量總會保持相對穩定，這也意味著任何采自活生命體的生物基原料中¹⁴C與¹²C的比例將與大氣層中¹⁴C與¹²C的比例保持一致。而一旦生物死亡，便停止與大氣、生物圈進行碳交換，其體內剩余的¹⁴C以5730年為半衰期衰變，因此在地下埋藏數千萬乃至數億年的石油基原料中幾乎不含¹⁴C。故此只需比較試樣中¹⁴C與純生物基原料中¹⁴C占總碳原子數的比例，即比較試樣中現代碳百分含量與純生物基原料中現代碳百分含量，便可確定其中生物基碳含量。如下式：其中，X_B是樣品中的生物基含量，pMC是樣品中現代碳百分含量，pMC_B是純生物基原料中現代碳百分含量。

除生物基碳含量外，生物基合成聚合物含量也是評價生物基含量的一項重要指標。ISO 16220.3中規定，生物基合成聚合物指由化學和生物工業合成的，部分或全部由生物基原料構成的聚合物。該指標僅對生物基材料中的高分子部分進行測算，而材料中與高分子共存的小分子助劑及無機填料等組分則不被納入該指標的考慮范疇。

現有的可用于測定¹⁴C含量的方法有比例閃爍法(PSM)、β電離法(BI)或加速質譜(AMS)法。其中比例閃爍法需要將樣品中的C轉化為苯系物再進行檢測，所需樣品量大，轉化后的苯系物形成二次污染，且靈敏度低，耗時長，需要好幾個小時才能測試到衰變數值。β電離法則需要好幾天的時間才能完成測量。而上述方法中，加速器質譜AMS法具有最高的靈敏度和準確度，并且具有較高的自動化，測量樣品速度非常快，是各相關國際標準中首先推薦的方法。

目前，加速器質譜測定¹⁴C含量時，一般采用將樣品進行石墨化的方法進行前處理。其一般步驟為：首先采用樣品處理試劑對樣品進行表面洗滌處理，潔凈后，將樣品中的碳元素通過充分燃燒或加入氧化劑氧化轉化為CO₂，然后通過還原反應，將CO₂還原為石墨單質，將石墨單質壓入鋁靶中，置于AMS儀器離子源內進行測試。