淺析化工和石油產品中的元素分析

張文媚 聞環 劉慧琴(國家石油石化產品質量監督檢驗中心 廣東 惠州 516003)

化工工業作為我國的基礎產業，可以劃分為石油化工業，基礎化工業和化學化纖業三大類。其發展的速度和規模對國民經濟有著直接的影響，但化工產品對環境污染嚴重，危害人類的健康，所以化工業發展走可持續發展道路對于人類經濟、社會發展具有重要的現實意義

一、無機化工原料及產品元素分析

無機化學工業主要包括基本無機化學工業，化學礦山工業，化肥與農藥工業等幾大類，工業原料主要有單質，工業氣體，無機堿，無機酸，無機鹽，非金屬，礦產等化工原料。對這三大類進行元素分析，主要流程如圖：

具體的測定方法是：

1.原子吸收分光光度法：測定Ca、Fe、Cu、Zn、Mg、P、Pb、Cd、Hg、A l和As可采用原子分光光度法。以組織塊為標本的檢測更為適用。

原子吸收分光光度法主要采用氫化物發生法測定砷、鉛、銻等可生成易揮發的元素。一般需采取消除干擾的措施，如標準加入法，引入主體元素，釋放劑及機體改進劑等。

2.火焰光度法：測定Na、K 、Ca、Li、Cs和Zn可采用火焰光度法。該方法屬于經典的標準參考法，優點是結果準確可靠。國內檢測Na、K的火焰光度計種類較多。

火焰光度法可以不需要分離主體直接進行測定，采用富焰火焰可以消除一些主體的干擾，經過分離富集也可以有效的消除干擾并提高靈敏度。如沉淀法，用鐵鹽共沉淀硫酸鋁，草酸沉淀鈣；鹽酸沉淀鎢酸鹽；結晶形銻鹽分離富集鉀鹽中的鉀、鈉等。又如用活性炭吸附鉛和鋅，還有離子交換及色層法，萃取法等都是行之有效的分離方法。

3.吸光亮度法：測定Ca、Fe、Cu、Mg、Zn和P 可采用一般的比色分析法，此方法廣為臨床采用。

4.螯合滴定法：測定Ca、Mg和Cl可采用特定的螯合劑滴定法進行，滴定過程中易受多種因素影響，難以得到準確的結果，屬于淘汰之列。

5.離子選擇電極(ironselectiveelectrode，ISE)法：ISE法可用于Na、K 、Cl、Ca、Li和H 的測定，結果準確可靠，目前臨床多采用ISE法。

離子選擇電極法的應用日趨廣泛，主要用來測定Cl、Ca、Li、Na、K，其次是測定二價銅，B、Ag及游離銀。游離銀是用氨水溶解氯化銀試樣，不溶的游離銀過濾后用硝酸溶解并進行測定。在肥料分析中，以氨氣敏電極測定銨態氮，用硝酸根離子電極測定硝態氨，其結果與蒸餾法一致。

6.離子色譜法：離子色譜法需特殊條件，可用于Na、K、Cl、Br和F的測定。臨床應用很少。

離子色譜法用于測定無機化合物和合成氨原料氣中的硫化氫、氯化氫、微量氮、氧、一氧化碳、二氧化碳及有機雜質。用工業色譜儀測定氨合成入塔氣H2/N2,用玻璃柱氣相色譜法，使待測元素形成螯合物，測定尿素中納克級別的Cu、Ni等元素。高效液相色譜及離子色譜法應用也日趨廣泛，主要用于測定Se、Te、Br-、F-、NO-4、SO、PO-7、SCN-、Th及稀土等。反相高效液相色譜可測定食醋及藥中Cl、Br-、I-。

7.電量滴定法：Ca、Fe也可采用電量滴定法，非醫學方面應用較多。

8.極譜法：主要用來測定I、Ag、Cu、Bi、Cd、Pb、Sn、Fe等。

用蒸餾分離方法極譜法可測定碲化鎘中的游離子碲、鎘及氧化鎘。高小霞報道了發光材料中稀土元素的催化極譜波及吸附波的研究和應用。催化極譜法用于測定錫、鉑、鐵、鈷元素，具有很高的靈敏度。元波極譜滴定法測定主要元素有K、A l、Ba、Ni、SO等。該法是將硬脂酸試樣經碳化、灼燒、熔融后，在EDTNaAc介質中，以汞膜電極-銀棒體系，用鋅標準溶液滴至示波圖上出現鋅切口為終點。

二、有機化工原料及產品元素分析

在有機化合物中，官能團的測定十分重要，但隨著技術發展，元素的測定在近幾年中占有了重要的位置，近年來微量元素的分析很受重視。測定有機化合物中的元素主要運用以下幾種方法：

1.分光光度法

分光光度法主要用于測定試樣中的Fe、Mo、Ti、Zn、Ba、H2S、水分等。測定二茂芳香酸鎢鹽時既要分解完全又要防止生成雜多酸，分別以 H2SO4-H2O2、HCl-H2SO4-SNO3分解，以 SnCl2-KCNS法測W,再以戌醇-CCl4萃取后測Mo。另一種方法是比濁法，主要用于測定Cl、S,用氧彈燃燒HO混合酸，測定三醋酸纖維素中硫。用燃燒HgCl捕集，用無焰分子吸收法測定煤油中的硫。

2.電化學分析法

電化學分析法主要用來測定有機物中的S、N、F-、Cl-、Pb+2、Cu-2，優點是結果準確可靠。

以氧瓶法分解試樣，調節PH值及離子強度測F-。以離子活度比值法測定聚丙烯中的鈣。以硫電極及鉛電極作指示電極，以醋酸鎘滴定硫。以無水乙醇溶解酸煉油試樣。以銀電極和鎘電極作指示電極滴定有機物磷。

除此以外，微庫侖法在測定有機元素領域中的應用日趨廣泛，用以測定S、H 、As、N、C、H2O2、Cl等元素。例如，左育明等研制了一種浸入式庫侖池，將有機物燃燒后生成CO2導入盛有乙醇胺的陰極池中，生成2-羥基乙基氨基甲酸的乙醇銨鹽，使PH值下降，以庫侖法指示定碳。周佩珊則用燃燒法轉化有機氮為氯化氫然后用庫侖法定氯，以陽極溶出法測定碳纖維吸附層及油中PPB級錳及砷。

三、石油產品種類及產品元素分析

石油產品是以石油或石油某一部分做原料，經過物理的或者化學的方法生成出來的各種商品的總稱。我國石油產品分類主要按照用途和特性將其劃分石油燃料、石油溶劑與化工原料、潤滑劑、石蠟、石油瀝青、石油焦等6類。石油中主要含的元素是C、H，其中C含量為83%～87%，根據產地不同還有少量的O、N、S 和微量的Cl、P、As、Si、Na、K 、Ca、Mg、Fe、Ni、V 等元素，它們均以化合物的形式存在于石油中。

在測定石油元素時主要運用以下方法檢測：

1.電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-AES)：用于測定各種物質(可溶解于鹽酸、硝酸、氫氟酸等)中常量、微量、痕量金屬元素或非金屬元素的含量。被測元素的原子在高溫等離子體中受激發而產生光輻射，經過光譜儀衍射光柵的分光可得到樣品中元素的譜線，由譜線的波長和強度進行定性及定量分析ICP-AES儀是目前最為準確、快捷的儀器，廣泛應用于元素分析。

2.電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-MS)：所用電離源是感應耦合等離子體(ICP)，它與原子發射光譜儀所用的ICP是一樣的，主要用途是進行化學元素分析檢測，特別是對金屬元素分析最擅長，也能分析B、P、As等非金屬元素。他和ICPAES、AAS是化學元素分析的常用的三種儀器，ICP-MS的檢測限最低，可以達到PPT(10的負12次方)級。

3.原子吸收分光光度法：可測定Ca、Fe、Cu、Zn、Mg、P、Pb、Cd、Hg、A l和As可采用原子分光光度法。如蘇玉蓮發表了原子吸收光譜法測定輕質油中的微量金屬元素，尋找了將元素富集到水溶液中進行多種元素同時測定。

4.容量法(絡合滴定法)：測定試樣中的Cl、P、As、Si、Na、K 、Ca、Mg等，具體操作是在酸性介質中生成鉍鹽或鈣鹽沉淀，以二甲酚橙一次甲基藍為指示劑，用EDTA標準溶液滴定過量鉍或鈣間接測定試樣中的磷。氟的測定是使其生成氟氯化鉛沉淀，再以EDTA標準溶液滴定過量鉛。水泥中SO3的測定是溶樣后將硫酸鹽還原為硫化氫，在氨性介質中生成硫化鋅沉淀，繼以碘量法進行測定。

綜上所述，在介紹多種儀器測試方法中，具有耗時短、污染小、損失小、操作簡單等優勢的儀器有著廣闊的發展前景。多元素同時分析是儀器發展的方向。目前，ICP分析技術是最成熟的，并廣泛應用于元素分析。

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