紅外光譜分析技術在油品分析中的應用探索

吳雙(大慶煉化公司質量檢驗與環保監測中心，黑龍江大慶163700)

紅外光譜分析技術在油品分析中的應用探索

吳雙(大慶煉化公司質量檢驗與環保監測中心，黑龍江大慶163700)

紅外光譜分析技術是一種高效、節能、快速、安全的分析測試技術，近年來廣泛應用在化工產品分析檢驗工作中。本文主要分析了紅外光譜分析技術的原理特點，以及紅外光譜分析技術快速測定油品化學指標、監測汽油質量、定性定量分析油品質量等方面的應用。

紅外光譜分析技術；化工產品；油品分析

紅外光譜技術是集光譜測量技術、化學測量技術以及基礎測量技術為一體，將外紅光譜采集到的物態信息通過化學計量方法建立模型，并通過測定未知樣品的光譜快速測定樣品的化學成分和性質。根據紅外光譜圖吸收峰的強度測定樣品中各種物質的含量，并通過紅外光譜油分析軟件定量測試油品中的氧化值、硝化值、水、燃油稀釋度、乙二醇等含量，從而獲得樣本油的各項指標。

1 紅外光譜分析技術

1.1 紅外光譜分析技術原理

紅外光譜分析技術是通過紅外光輻射能量小于紫外線輻射能量，當紅外光照射到樣本中，輻射能量不會造成分子中電子能級的躍遷，只能被樣品中的分子吸收，引起分子振動和轉動能級的躍遷，分子振動狀態發生變化并吸收紅外輻射時，會形成帶有物質結構的紅外吸收光譜。紅外吸收光譜根據吸收的距離分為近紅外光譜、中紅外光譜、遠紅外光譜。紅外光譜一般指中紅外光譜，中紅外光譜在對不同油品檢測中效果比較好，能夠快速獲得油品的物質信息，具有良好的適用性，是油品快速檢測常用手段之一。

1.2 紅外光譜的技術優點

1.2.1 掃描時速度快

紅外光譜分析技術在掃描的同時幾乎就測定了樣品中所有頻率的信息，通常只需要幾秒鐘就可以完成掃描，因此它可用于不穩定物質的紅外光譜。

1.2.2 分辨率高

紅外光譜分析技術具有較高的靈敏度和很高的分辨率，分辨率達到了0.1cm-1—0.005cm-1。

1.2.3 信息量大

紅外光譜分析技術在分析測量過程中，能夠反映細微物質組成的變化。對一種或者一類物質的特征吸收峰辨識度高。紅外光譜根據各組獨立的吸收峰測定油品中的組分。

1.3 紅外光譜分析技術常用設備——紅外光譜儀

紅外光譜儀是隨著計算機、信息技術發展起來的一種新型測量技術，它能夠對物質的分子結構和化學成分進行定性分析。紅外光譜儀有色散型紅外光譜儀、傅立葉變換紅外光譜儀兩種。目前使用的紅外光譜儀大部分都是傅立葉變化型的紅外光譜儀。隨著技術的進步，光譜分析儀逐漸朝著高精度、多功能以及與其他分析技術組合聯用檢測方法：比如氣相色譜、質譜聯用或者液相色譜-紅外聯用等方式。上個世紀九十年代，紅外光譜分析儀廣泛應用在油品分析中，并出現了燃料油紅外分析儀和紅外潤滑油分析儀，推動了我國油品分析技術的進步。

2 紅外光譜技術在油品分析中的應用

2.1 快速測定油品化學指標

紅外光譜分析儀不但可以對已有的模型樣品參數和性能指標進行測定，而且還能根據樣本的組分以及相關參數測定未知樣品的主要性質和性能，并快速判斷樣品中的種類和各類指標。紅外光譜分析技術在分析未知樣品具有明顯優勢。紅外光譜分析技術與油品粘度具有一定的相關性，油品中的羰基峰吸收變化值與光譜酸值變化一致。傳統油品測量技術一般使用滴定法，在油品中使用添加劑測定油品中剩余抗氧化劑的含量，油品在使用過程中，受到自身氧化反應和外部污染源的影響，無法充分發揮抗氧化劑的作用。紅外光譜分析儀能夠模擬油品使用過程的酸堿性和周圍的環境，從而直接測量油品中參與氧化作用的氧化劑的含量。

2.2 定性定量分析

紅外光譜技術可以測量汽油中的芳烴、烯烴、飽和烯烴等氧化物。在汽油生產中一般會添加MTBE、低碳醇提高汽油的辛烷值，但是這兩種物質具有一定的腐蝕性，因此其添加量控制比較嚴格。所以，必須準確測定MTBE、低碳醇在汽油中的含量。根據ASTM D4815相關要求用氣相色譜法測量汽油中MTBE、低碳醇等九種氧化物的含量，但是這種測量方法需要復雜的色譜柱分析系統，測量十分復雜。通過傅立葉紅外光譜儀不需要利用分離柱就能快速進行檢測。汽油中的醇、醚等物質的振動吸收峰在中紅外13000cm-1-810cm-1這個區域范圍，通過最小二乘法就能建立汽油校正模型，從而快速測定汽油中MTBE、低碳醇等九種氧化物的含量。此外，近年來紅外光譜潤滑油添加劑測量技術也得到了一定的發展，可以直接測量潤滑中的抗磨劑、抗氧化劑以及清凈分散劑等多種添加劑。

2.3 監控發動機油質量

將紅外光譜技術應用在發動機油品質量，一旦發現發動機油質下降或者少油的情況下，能夠立即進行更換，從而延長油品使用時間，有效的降低發動機故障發生概率。紅外光譜儀器能夠監測原油與新油特定波數對應的吸收光度譜線峰位的差譜，從而監測發動機油中有機化合物的污染程度。經過二十多年的發展，紅外光譜分析儀在測定油品測質量方面的技術已經十分成熟，紅外光譜技術在監測潤滑油質量變化已經列入了ASTME2412-04標準方法。

3 結語

紅外光譜分析技術近年來在油品質量分析技術中廣泛應用，能夠快速采集樣本各項物理參數，測量樣本中的物理特性和化學成分，判斷油品質量。隨著紅外光譜技術的進步，未來將不斷提高油品分析速度以及自動化水平。

[1] 趙升紅,黃毅,劉多強等.中紅外光譜技術在油品分析中的應用[J].石油化工應用,2009,28(7):6-7,19.

[2] 謝圣臣.近紅外光譜分析技術在油品分析中的應用分析[J].商品與質量,2016,(26):16-16.

[3] 馬樹俠.淺談近紅外光譜分析技術在油品分析中的應用[J].中國化工貿易,2013,(8):275-275

吳雙（1989-），女助理工程師，齊齊哈爾大學，高分子化學與工程，主要技術工作：化驗分析。