熒光光譜法測(cè)定平衡催化劑中鈣含量方法研究

侯繼兵 趙研茹（中國石油蘭州石化公司催化劑廠，甘肅 蘭州 730060）

熒光光譜法測(cè)定平衡催化劑中鈣含量方法研究

侯繼兵 趙研茹（中國石油蘭州石化公司催化劑廠，甘肅 蘭州 730060）

本文主要討論了用X射線熒光光譜儀測(cè)定平衡催化裂化催化劑中鈣含量的分析方法，考察了影響測(cè)定的各種因素，建立了相應(yīng)的工作曲線，并對(duì)其準(zhǔn)確性和重復(fù)性進(jìn)行了考察。

熒光光譜儀；平衡催化劑；鈣含量

1 方法原理

X射線作為高能輻射源，利用高能輻射源激發(fā)元素產(chǎn)生特征X射線，在理想狀態(tài)下特征X射線強(qiáng)度與受激元素及其濃度存在線性關(guān)系。因此，通過測(cè)量試樣中某元素特征X射線的強(qiáng)度，采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行校準(zhǔn)和校正，便可求出該元素在試樣中的百分含量。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與設(shè)備

X射線熒光光譜儀AxiosmAX（荷蘭帕納克）

自動(dòng)壓樣機(jī)：(0～500)MPa

箱式電阻爐：（0～900）℃

研缽：φ220mm

分析天平:0.0001g

2.2 試劑與材料

碳酸鈣（CaCO3),優(yōu)級(jí)純

硫酸鎳（NiSO4·H2O），優(yōu)級(jí)純

氧化硅（SiO2），光譜純

氧化鋁（Al2O3），光譜純

2.3 選擇X射線管激發(fā)電壓和電流

X射線熒光強(qiáng)度與一次輻射強(qiáng)度、波長(zhǎng)、熒光譜線波長(zhǎng)、射線在樣品中的吸收等多種因素有關(guān)。通常情況下，電壓電流的大小直接影響激發(fā)強(qiáng)度，升高電壓可以提高激發(fā)電位高的譜線的X射線熒光強(qiáng)度，升高電流則可提高激發(fā)電位低的譜線的X射線熒光強(qiáng)度，但過高的電壓電流會(huì)縮短X射線管的使用壽命[2]。所以選擇的工作管流、管壓分別為30mA、100kV。

2.4 晶體的選擇與分析譜線的確定

選擇鈣含量較高的樣品，通過測(cè)試確立元素的最佳分析條件，見表1。

表1 鈣元素測(cè)量條件

2.5 標(biāo)準(zhǔn)樣品制備

模擬平衡催化劑中各元素含量，用Al2O3、SiO2、CaCO3按不同梯度配制8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品。混合均勻，加入少許無水酒精，在瑪瑙研缽中研磨2小時(shí)，烘干作為標(biāo)準(zhǔn)樣品，結(jié)果見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)樣品鈣含量

2.6 工作曲線的繪制

選擇所測(cè)元素的特征譜線，測(cè)量角度（2θ），測(cè)量時(shí)間及脈沖高度（PHA）等條件。測(cè)量標(biāo)樣中鈣元素的強(qiáng)度，選擇適當(dāng)系數(shù)，并通過參量計(jì)算方程，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理繪制鈣元素的工作曲線，如圖1所示:

圖1 鈣元素工作曲線

由圖1可以看出，標(biāo)樣中鈣含量(橫坐標(biāo))與其熒光強(qiáng)度(縱坐標(biāo))呈線性關(guān)系，關(guān)系式為Y=40.522X+0.0789，相關(guān)系數(shù)R=1.0000。

3 結(jié)果與討論

3.1 樣品制樣壓力的選擇

在樣品制備過程中壓力的選擇至關(guān)重要，它關(guān)系到分析樣片的緊密、牢固程度、樣品中各元素的強(qiáng)度、保存期限等問題。制樣壓力過小，樣品不能成型，而且樣品表面不光滑，有粉末，會(huì)對(duì)儀器造成污染；壓力過大，會(huì)造成壓樣機(jī)的負(fù)荷過大，影響壓樣機(jī)的使用壽命。實(shí)驗(yàn)中選擇壓樣機(jī)壓力為300MPa，保壓10s。

3.2 焙燒溫度的選擇

選取2個(gè)樣品考察焙燒溫度對(duì)平衡催化劑中鈣元素的影響（焙燒1h），樣品在不同溫度焙燒1小時(shí)，鈣含量變化很小。故后續(xù)試驗(yàn)不對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)焙燒處理。

3.3 鎳元素對(duì)鈣含量的影響

平衡催化劑中元素較多，在熒光光譜分析中，各元素間存在相互干擾。元素光譜線的重疊干擾分為波長(zhǎng)重疊或能量重疊。波長(zhǎng)重疊是干擾線的光譜與分析線光譜的波長(zhǎng)相同或分析線的光譜波長(zhǎng)與較重元素光譜的高次反射波長(zhǎng)（nλ）值相同。能量重疊是干擾線與脈沖線的脈沖高度分布重疊。根據(jù)平衡催化劑中各元素譜線分析，鎳元素的譜線對(duì)鈣元素有干擾，所以進(jìn)行試驗(yàn)考察。

選擇催化裂化催化劑，放入500℃箱式電阻爐焙燒1h烘去水分，加入烘干的硫酸鎳和碳酸鈣，配制含相同鈣含量，不同鎳含量的樣品，放入研缽研細(xì)混勻，壓片進(jìn)行分析。

3.4 準(zhǔn)確性考察

為驗(yàn)證工作曲線的準(zhǔn)確性，用本方法測(cè)定各煉廠的平衡催化劑樣品，并與等離子發(fā)射光譜法進(jìn)行結(jié)果對(duì)比。

準(zhǔn)確性考察結(jié)果：工業(yè)樣品準(zhǔn)確性考察中，鈣含量相對(duì)偏差最大值4.69%，準(zhǔn)確性較好。

3.5 重復(fù)性考察

重復(fù)性考察結(jié)果：重復(fù)性考察中鈣含量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均低于5%，重復(fù)性較好。