提高費托合成蠟中金屬含量分析可靠性的研究

向晉紅

(山西潞安煤基清潔能源有限責任公司，山西 長治 046100)

石油原料和產品中金屬的存在并非所需，且對煉油工藝和產品應用不利。測定金屬含量對于評估石油材料的加工性和產品質量非常重要。將費托合成蠟經加工精制后應用于雪佛龍加氫處理技術制基礎油品時，為保證催化劑處于最佳性能，原料蠟中金屬含量應控制到最低，所以對提高金屬含量分析可靠性的研究具有重要意義。

本文針對采用可編程高溫爐和電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP)濕法灰化測定金屬含量的方法進行過程分析，旨在掌握影響金屬含量分析準確性的各種因素，為提高分析可靠性提供理論基礎[1]。

1 方法概述

將加熱混合的稱重樣品轉移到50 mL石英灰化容器內。加入硫酸，讓樣品在加熱板上反應。反應結束后，將石英灰化容器放到可編程灰化爐內，啟動灰化程序。灰化完成后，向石英灰化容器內加入鹽酸和硝酸，并置于加熱板上完成酸溶解。冷卻后，將試液轉移至容量瓶內定容。最后，采用電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)分析樣品溶液。

2 實驗過程

2.1 樣品制備

費托蠟主要為直鏈、飽和的高碳烷烴，形態堅硬且穩定。稱重時，在80 ℃加熱塊中將樣品瓶加熱5 min～10 min，或直到樣品變為流體或呈可混合狀態。不要加熱過度，如果樣品瓶在加熱塊中的時間超過30 min，玻璃樣品瓶可能裂開。有些樣品如重蠟，如果在100 ℃不熔的話，最好是以固體形式轉移。轉移時應在各個部位進行采集并混合試樣，保證樣品具有代表性。分析要求最低可轉移樣品量是0.8 g，最佳樣品量為3 g左右，但不應超過5 g，承裝容器為干凈的帶蓋石英坩堝。

加硫酸幫助有機材料溶解時，加入量應保證將蠟試樣完全覆蓋。并將其放在溫度設定為250 ℃的加熱板上。在進行酸消解時，應在良好的通風櫥內進行，以便除去所有可能生成的酸蒸氣。在石英坩堝上方應放置紅外加熱燈進行加熱，保證得到更好的回流和酸冷凝。經4 h或更長的加熱時間后，樣品轉化為黏稠的褐色液體時，關閉加熱板和加熱燈，讓樣品冷卻至室溫。

將石英坩堝放在可編程爐內進行灰化。灰化程序從室溫開始，逐漸升溫至160 ℃，保持90 min。繼續升溫，直到最終溫度達到600 ℃，保持540 min。然后冷卻到40 ℃，保持10 min。當灰化程序結束時，檢查屏幕上的溫度，確保取出石英容器前可編程馬弗爐是室溫。

無機灰分樣品的溶解：加入10 mL痕量金屬級鹽酸溶液(1+1)，將樣品放在設定300 ℃的加熱板上，將溫度緩慢升至300 ℃。達到溫度后，讓樣品在加熱板上微沸10 min。關閉加熱板，讓石英容器在加熱板上冷卻到室溫。用少量超純水沖洗冷卻石英容器的上部和側面，向石英容器內加超純水至體積標線，輕輕轉動容器內溶液，使樣品溶液混合均勻。然后，將樣品轉移到定量玻璃容器中。

2.2 ICP分析

常規ICP分析步驟如下：

儀器檢查：管道、霧化器、霧化室、火炬。

蠕動泵泵管：檢查進液管和排液管的彈性狀態，變形或彈性不佳時更換新管。檢查蠕動泵是否可正常運轉。

清潔霧化器：把霧化器置于裝有硝酸溶液(3%)的燒杯中，在超聲波浴中清潔15 min。用純水徹底沖洗干凈后晾干。

打開儀器，氬氣吹掃光室時間不少于30 min，打開風機和水循環裝置。進行點火操作，至少穩定10 min后可進入分析程序。

進行日常強度測試：確保Mg280/Mg285比率>7。

測試空白樣：檢查結果應是負數或者接近0.000。

測試校正標樣：使用多元素金屬標準品，配制校正標樣，分別是校正空白樣，和校正標樣(1×10-6、5×10-6、10×10-6、15×10-6、25×10-6)。每個標樣中應使用3%硝酸溶液定容至標線。校正標樣的有效期限為配制日期起1個月。儲備溶液一旦達到有效期即應舍棄。遵照儀器說明，進行校正標準品測試，檢查校準曲線的線性度，相關系數R2>0.995。

測試質控樣品：使用多元素金屬標準品配制10×10-6標樣，或者使用金屬單元素標準品10×10-6進行測試，檢查結果是否為10±X，X不超過1×10-6。

測試樣品：先測試樣品空白樣，再測試樣品。每個樣品測定3次后，由ICP軟件計算%RSD。RSD>10%的樣品必須重新分析。

測試質控樣品：使用多元素金屬標準品配制10×10-6標樣，或者使用金屬單元素標準品10×10-6進行測試，檢查結果是否為10±X，X不超過1×10-6。

關閉儀器。

2.3 數據處理

檢查所有曲線并確保沒有干擾，盡可能集中在圖譜中心，而且背景沒有干擾，檢查每個元素報告曲線的分析精度RSD。

報告結果的時候要考慮LOQ，大于LAQ的結果可以安全地報告。如果結果小于LAQ，則應報告為

報告結果應保留三位有效數字。

3 可靠性措施

實驗室必須確定其分析再現性和數據可靠性。從這個意義上講，建議執行以下操作：

1) 樣品應一式三份執行整個實驗過程(濕消解—灰化—灰分溶解)，每批次應分析空白樣品，樣品量應盡量選取最佳值。

2) 在進行樣品濕法消解過程中，應保證反應效果，溫度不可過低，且應充分保證回流和酸冷凝效果，應在具有良好的通風櫥內進行。

3) 密切監控空白樣，校正標準樣和ICV數值變化，差異明顯時應檢查排除故障。

4) 日常強度檢查時，確保Mg280/Mg285比率>7。當比率>10時，儀器性能最佳，當比率<7時，應查找原因并排除，在排除之前不應進行樣品分析。

5) 檢測用超純水，應現用現制。盡量減少水中鉀、鈣、鈉、鎂等金屬離子對分析結果的影響。

6) 樣品應在配制好后的8 h內在ICP上分析，以防發生變質。

4 結語

在進行金屬含量分析時，應從樣品制備(包括濕法消解、灰化、灰分溶解和轉移定容)、儀器分析(儀器性能檢測、標準品驗證方法線性和質控樣品的測定)方面進行嚴格的控制。分析用水對儀器檢測限和測定結果有明顯的影響，分析時應盡量現用現配。