論石油產(chǎn)品中元素的分析方法

關(guān)宇（中國石油大慶煉化公司，黑龍江 大慶 163411）

石油產(chǎn)品，主要是指采用石油及其中某部分作為基本原料，經(jīng)物理、化學(xué)方法所制成的各類產(chǎn)品，其中所含元素主要是碳、氫，碳含量通常在83-87%之間，此外，還包括多以化合物的形式存在的少量O、N、S及微量Cl、Ni、K、Fe、As、V、Na、Si、Ca、Mg等元素。以下具體針對(duì)石油產(chǎn)品的元素分析方法進(jìn)行探討。

1 原子吸收法

該法簡稱AAS，主要是以一定波長的共振線作為基本轄射源，經(jīng)被測(cè)樣品所生成基態(tài)原子蒸氣對(duì)于該波長共振線的吸收強(qiáng)度，對(duì)石油產(chǎn)品中某元素的濃度進(jìn)行定量。該方法可對(duì)包括Ca、Cu、As、P、Cd、Zn、Al、Hg、Pb、Fe等在內(nèi)的70多種元素進(jìn)行分析，具有快速、簡便、靈敏性高、準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點(diǎn)，特別是在成品油的微量金屬元素分析中，現(xiàn)多使用此方法。

2 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICPAES）

原子發(fā)射光譜法（AES）是通過樣品受激發(fā)之后所發(fā)出光譜強(qiáng)度與波長情況，對(duì)樣品加以定性與定量的方法。當(dāng)前，AES主要采用ICP作為光源，由于等離子體高溫有效去除了火焰中可能存在的諸多干擾，且多數(shù)元素均易受ICP激發(fā)，因而對(duì)于難激發(fā)或難熔性元素均適用。該方法具有檢出限低、多元素同時(shí)分析、精確性高、分析范圍廣、速度快等優(yōu)點(diǎn)，因而已經(jīng)成為石油產(chǎn)品元素分析中應(yīng)用最為廣泛的元素分析方法之一。

3 電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）

該方法是采用等離子體作為離子源的質(zhì)譜分析技術(shù)，其所采用電離源為ICP，和AES所采用ICP相同，主要對(duì)石油產(chǎn)品中所含的化學(xué)元素，特別是金屬元素加以分析和檢測(cè)。該方法檢測(cè)限低，可達(dá)PPT級(jí)，而且具有靈敏性高、掃描快速、干擾少、應(yīng)用廣、可分析同位素等諸多優(yōu)點(diǎn)，并成為公認(rèn)的最為有效的痕量元素分析技術(shù)。

4 X射線分析法

該技術(shù)中，應(yīng)用最為廣泛的當(dāng)屬X射線熒光光譜法。該方法采用初級(jí)X射線，激發(fā)試樣原子內(nèi)層電子，繼而產(chǎn)生次級(jí)X射線作為熒光X射線，通過測(cè)量熒光X射線波長強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)所含元素的定性與定量分析。該方法可以對(duì)周期表中從第5號(hào)元素到92號(hào)元素之間所有元素進(jìn)行檢測(cè)和分析，且譜線易于識(shí)別，不會(huì)對(duì)試樣造成破壞，分析檢測(cè)速度快、靈敏度高。

5 容量法

該方法在石油產(chǎn)品元素分析中的應(yīng)用也較多，主要對(duì)試樣中所含P、K、Na、Ca、Mg、Si、As、Cl等元素進(jìn)行測(cè)定。主要是采用已知濃度溶液加到待測(cè)試樣中，直至化學(xué)反應(yīng)結(jié)束，依據(jù)所使用試劑的量及其濃度，獲得試樣中所含待測(cè)元素的含量。例如，可采用該方法對(duì)含添加劑潤滑油中的Ca、Zn、Ba等元素的含量進(jìn)行測(cè)定和分析。

6 熒光分析法

該方法主要包括分子和原子熒光分析法兩種方法，其中，前者不能同時(shí)測(cè)定多個(gè)元素，因而分析效率不高。原子熒光法采用的是線光源、連續(xù)光源等將試樣原子激發(fā)至較高能級(jí)，通過對(duì)電子返回基態(tài)時(shí)發(fā)射熒光轄射進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣元素的分析。該方法光譜簡單，無需單色器，檢出限和原子吸收法相當(dāng)，可用于多元素同時(shí)分析，但就某類試樣中，由于熒光淬滅會(huì)導(dǎo)致該方法的靈敏度大幅降低。雖然如此，該方法仍具有十分廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)中，汽、柴油和潤滑油中的硫含量分析采用的紫外熒光硫法就屬于此種方法。

7 結(jié)語

7.1 在檢測(cè)能力方面，容量法雖簡單、易行，但靈敏度不高，且易受干擾、污染嚴(yán)重。為此，已逐步被AAS、ICP-AES、ICPMS等分析方法所替代。ICP-AES檢測(cè)為光學(xué)光譜，線性動(dòng)態(tài)氛圍超過了106，具有很強(qiáng)的抗鹽份能力，可對(duì)痕量元素進(jìn)行分析。ICP-MS所分析為離子質(zhì)譜，還可對(duì)同位素進(jìn)行分析，線性動(dòng)態(tài)范圍超過105，若預(yù)富集可使其線性動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展到108級(jí)。AAS所分析的主要是原子光譜，其中，石墨爐AAS檢出限在1-10ppb之間。X射線分析法檢出限低，但不適用于進(jìn)行輕元素的分析，對(duì)樣品依賴性強(qiáng)。原子熒光分析法的檢測(cè)限低至10-2-10-3ng/mL，適用于石油產(chǎn)品中硫含量的分析。

7.2 元素分析方面，ICP-AES、ICP-MS、X射線分析法、原子熒光分析法均可同時(shí)對(duì)多元素進(jìn)行分析。AAS會(huì)受到光源限制，因而檢測(cè)效率較低。

7.3 就干擾而言，AAS測(cè)定易受干擾，常需加入抑制劑用來消除干擾因素的影響。ICP-AES測(cè)量時(shí)，電離干擾均可忽略。

7.4 就應(yīng)用而言，ICP-AES應(yīng)用最為成熟，ICP-MS操作復(fù)雜，需技術(shù)成熟的人員操作和研究，AAS常規(guī)工作雖簡單，但制定方法復(fù)雜，需要熟練的技術(shù)。熒光分析法和X射線分析法操作簡便，前者適用于現(xiàn)場(chǎng)分析，采用便攜式熒光分析儀即可進(jìn)行檢測(cè)，十分方便?？偠灾琁CP-AES屬于當(dāng)前最準(zhǔn)確、快捷的元素分析法，在石油產(chǎn)品元素分析中具有廣泛的應(yīng)用前景。

[1]時(shí)文中,王文豪,張昕,等.ICP-AES有機(jī)進(jìn)樣測(cè)定潤滑油中的微量元素[J].河南科學(xué),2012,22（3）：341-344.

[2]陳迎霞,范軍,胡鵬程.使用過的潤滑油中添加劑、磨損和污染物元素的測(cè)定——ICP/AES有機(jī)溶劑稀釋法[J].光譜儀器與分析,2011,11（9）：124-127.