原子吸收光譜法測定車用汽油中金屬含量的研究

辛如雪

（內蒙古自治區石油化工監督檢驗研究院，內蒙 呼和浩特 010010）

自21世紀以來，我國的汽車工業進入了高速發展的時代。然而隨著汽車保有量的增加，隨之而來的是嚴重的環境保護問題。因為汽車的尾氣排放污染已經成為了我國大氣環境污染的主要污染來源之一。而車用汽油作為汽車的燃料，其品質高低是影響尾氣排放的決定性因素，其中，車用汽油中的金屬成分便是不利因素之一[1]。

車用汽油中的金屬元素，一部分來源于汽油在制造、貯存、運輸等過程中接觸到的金屬容器；一部分則是來源于人為添加的金屬添加劑[2]。為了提高車用汽油的抗爆性，可在汽油中加入抗爆劑，而金屬型抗爆劑因其抗暴性能優越，被廣泛使用。更是有鉛基、錳基、鐵基、銅基、鋰基及稀土基等不同種類。

近些年來，由于環境污染等問題日益突出，金屬型抗爆劑的使用也受到了限制。根據最新實施的車用汽油（VI）標準，Pb含量的上限為0.005g/L, Mn含量的上限為0.002 g/L, Fe含量的上限為0.01 g/L。由此可見，建立車用汽油中的金屬含量檢測分析是十分必要的[3]。

目前國內外常見的有關汽油中金屬的測定方法有多種。如分光光度法、原子吸收光譜法、電感耦合高頻等離子體發射光譜法、色散X射線熒光法等等。而根據現行國家標準《車用汽油》GB17930-2016，金屬元素鉛、錳、鐵對應的檢驗方法分別為GB/T 8020《汽油中鉛含量的測定—原子吸收光譜法》、SH/T 0711《汽油中錳含量測定法—原子吸收光譜法》和SH/T 0712《汽油中鐵含量測定法—原子吸收光譜法》。由此可見，國家標準推薦信任的檢測方法為原子吸收光譜法。下面，本文就對此展開一些討論。

1 原子吸收光譜法（AAS）

原子吸收光譜法（AAS）,其原理基于蒸汽中被測元素的基態原子對特征譜線的吸收作用。它最大的優點是靈敏度高、準確性好、分析速度快，加之實際操作起來較為簡便迅速，逐漸被人們廣泛使用于各個領域。

1.1 儀器條件

本文使用的是PE系列原子吸收分光光度計。能夠進行背景校正，配有鉛錳鐵的空心陰極燈。按照操作手冊推薦條件調節儀器，使用空氣—乙炔火焰，優化原子化條件，得到藍色的貧燃氧化火焰。由于有機物在燃燒過程中會產生較大的背景干擾信號，因此需要采用儀器的扣背景功能，扣除有機物對測定的干擾影響，從而得到準確的測量結果。

在波長283.3nm處，測定Pb含量，波長279.5nm處測定Mn含量，波長248.3nm處測定Fe含量。

1.2 方法概要

待測車用汽油試樣用碘—甲苯溶液處理后，用氯化甲基三辛基銨—MIBK或MIBK溶液稀釋，在相應波長處分別對三種金屬含量進行測定。

1.3 實驗試劑

（1）結晶碘（2）甲苯（3）氯化甲基三辛基銨（4）甲基異丁基酮（MIBK）（5）溶劑油（6）氯化鉛（7）磺酸錳（8）二環戊二烯基合鐵（二茂鐵）

注：甲苯屬于易燃品，且吸入有害。氯化甲基三辛基銨和甲基異丁基酮屬中等毒性。使用時應注意通風，并避免吸入和接觸皮膚。

因此我們在進行實驗操作時，要盡量使用防護裝置，以保護實驗員的個人健康。通常我們在通風良好的通風櫥內進行實驗，并且佩戴有機蒸氣濾毒防護面罩，一次性丁腈橡膠手套和防護眼罩。

1.4 標準溶液的配制

分別以氯化鉛和二茂鐵溶解于10%（V/V）氯化甲基三辛基銨—MIBK溶液，磺酸錳溶于MIBK，配制為質量濃度為1321mg/L的Pb標準溶液，和質量濃度為264.20 mg/L的Mn、Fe標準溶液。Pb標準溶液繼續以1%（V/V）氯化甲基三辛基銨—MIBK溶液稀釋至264.20mg/L。

根據方法標準要求，用移液管分別準確移取相應體積的質量濃度為264.20 mg/L標準溶液，加入5mL1%（V/V）氯化甲基三辛基銨—MIBK溶液（注：Mn標準溶液中無需加入），再以MIBK稀釋。

配得的系列標準溶液濃度分別為：Pb（2.64mg/L、5.28mg/L、13.21mg/L、26.42mg/L）；Mn（13.21 mg/L、26.42 mg/L、39.63 mg/L）；Fe（5.28 mg/L、13.21 mg/L、26.42 mg/L）。需要注意Pb、Mn、Fe不同系列之間濃度存在細微的差別。

1.5 標準工作曲線溶液的配制

在50 mL容量瓶中加入30mLMIBK和5mL溶劑油，分別依次加入5mL上述Pb、Mn、Fe系列標準溶液。

并準備不加標準溶液的試劑空白。向容量瓶中加入0.1mL碘—甲苯溶液，搖勻，反應約一分鐘后，再加入5mL1%（V/V）氯化甲基三辛基銨—MIBK溶液（注：Mn標準溶液中無需加入），再以MIBK稀釋至刻度，并混合均勻。

1.6 標準曲線的繪制

在原子吸收分光光度計中依次噴入Pb、Mn、Fe系列標準工作曲線溶液，記錄吸光度，使用軟件自動繪制標準曲線。

1.7 未知樣品的濃度測定

在50 mL容量瓶中加入30mL MIBK和5mL溶劑油，加入5mL車用汽油樣品。向容量瓶中加入0.1mL碘—甲苯溶液，搖勻，反應約一分鐘后，再加入5mL1%（V/V）氯化甲基三辛基銨—MIBK溶液（注：Mn標準溶液中無需加入），再以MIBK稀釋至刻度，并混合均勻。

通過原子吸收分光光度計感應到的吸光度，在標準曲線上進行計算，得到未知樣品的濃度。

1.8 實驗數據分析

本文從大量實驗數據中隨機選取部分數據如下。車用 汽 油 中 的 鉛 含 量（mg/L）：0.43, 0.43, 0.43, 0.87, 0.25,0.56,0.49,0.19,0.31,0.31。 錳 含 量（mg/L）：0.8, 2.3, 1.7,3.0,0.8,0.8,1.0,1.4,1.5,5.5。鐵含量（mg/L）：0.59， 0.78,0.78,1.16,1.3 5,1.16,0.59,0.59,1.74,0.78。

從以上數據可以看出，Pb含量基本很小，Mn含量和Fe含量稍大，且大部分滿足國家標準中的限值要求。

2 結論

從上述結果可見，車用汽油的煉油工藝有所改變。曾被廣泛使用的四乙基鉛已經基本不可見，但仍含有Mn基和Fe基。

根據相關研究資料表明，應用范圍最廣的Mn基抗爆劑MMT（甲基環戊二烯三羰基錳）在提高汽油抗爆性的同時，可使尾氣中有害氣體排放量顯著降低。而二茂鐵添加至車用汽油中可顯著消除爆震現象，同時可以提高燃燒熱和功率，從而達到節能減排的效果。但是MMT在發動機燃燒室內會形成沉積物，縮短火花塞壽命，同時會堵塞尾氣處理催化劑，長期使用這種汽油的情況下，無論是車輛性能還是環境都將受到不良影響。排放到環境中的過量錳還會對人體的神經、消化以及生殖系統產生顯著影響。而鐵基抗爆劑也容易引起發動機異常磨損和導致火花塞陰極短路失靈。

基于這些危害，繼續測定車用汽油中金屬含量是否符合國家標準要求，是有著十分重要的意義的。