淺析電感耦合等離子體光譜（ICP）法測定石油產(chǎn)品中的微量元素

（利華益利津煉化有限公司，山東 東營 257400）

石油中非烴元素包括硫、氮、氧以及微量元素。非烴元素的含量雖然很少，但是所組成的非烴化合物的量卻是很可觀的。微量元素在膠質(zhì)、瀝青質(zhì)中最大限度地富集。微量元素在油品中的存在不僅對油品性質(zhì)和質(zhì)量有較大的影響，且不同金屬在石油煉制的過程中對催化劑的毒害程度和方式也各不相同：油品中的雜原子，特別是一些非常規(guī)組分的添加對后續(xù)油品在使用中也會造成各類問題，同時在煉油過程中還會造成設(shè)備的腐蝕以及環(huán)境污染等問題，因此在整個石油加工過程中均涉及對微量元素的存在而進(jìn)行的嚴(yán)格分析監(jiān)控。

由于在煉制以及使用過程中，一些非常規(guī)助劑與添加劑的使用，油品中需要進(jìn)行監(jiān)控的微量元素的種類也越來越多，有很多元素的監(jiān)控是國內(nèi)特有的要求。因此，在微量元素的測定方面，石油分析研究人員面臨著越來越多的挑戰(zhàn)。

油品中金屬元素含量微量，工藝裝置上關(guān)注的目標(biāo)元素為Pb、Mn、Fe、Ni、Na、 Ca、V、As、Hg、Si等，分析方法的發(fā)展趨勢一直是向著儀器的小型化、樣品處理的簡化、分析過程的快速便捷，更低更靈敏的測量下限。電感耦合等離子體光譜法較大程度地符合了檢測人員對測量儀器的要求，所以這種方法測量微量元素得到較廣泛的使用。

一、元素測定儀器

美國perkinElmer儀器有限公司 Optima 8000電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）配有有機(jī)進(jìn)樣系統(tǒng)，它具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、基體效應(yīng)小、線性范圍寬及多元素同時測定的優(yōu)點。有機(jī)物進(jìn)樣系統(tǒng)一般包括半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)和質(zhì)量流量計加氧裝置，加氧裝置的目的是消除有機(jī)物結(jié)碳堵塞矩管中心管，流量一般在20.0毫升/分鐘即可，氧氣流量過大產(chǎn)生熱量過多會導(dǎo)致矩管斷裂，氧氣流量過小會導(dǎo)致結(jié)碳嚴(yán)重，半導(dǎo)體制冷的目的是降低進(jìn)入等離子體的有機(jī)溶劑量，避免等離子體熄滅，由于各種有機(jī)物的沸點差距較大，半導(dǎo)體制冷的溫度越低越好，一般可以到-20攝氏度，而且溫度必須可以連續(xù)調(diào)節(jié)。

二、測定方法及測定條件

1.儀器測定需設(shè)定的主要參數(shù)經(jīng)驗值如下

通風(fēng)罩風(fēng)量>5600升/分鐘 氬氣純度>99.996%

氬氣壓力0.8MP左右 氧氣流量20ml/分鐘

半導(dǎo)體冷卻-15℃ 等離子體18.0升/分鐘

輔助氣體1.0升/分鐘 霧化器流量0.35升/分鐘

測定元素的波長為標(biāo)準(zhǔn)推薦波長。

2.方法說明

內(nèi)標(biāo)法測定金屬含量，一定要保證空白、標(biāo)準(zhǔn)和所有樣品中內(nèi)標(biāo)的濃度相同，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖龇ㄒ髽悠返臐舛嚷湓跇?biāo)準(zhǔn)曲線的范圍內(nèi)，ICP-OES最常用的標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度是1ppm、5ppm、10ppm三個標(biāo)準(zhǔn)點就夠了，但當(dāng)分析比較低的含量時，標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度也要相應(yīng)降低，而且最好用5個標(biāo)準(zhǔn)點，其原因是含量越高，譜峰越強(qiáng)背景雜峰的影響越小，而含量越低，譜峰越弱背景雜峰的影響越大，對強(qiáng)峰適用的背景點設(shè)置可能完全不適合弱峰，用高濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線測量低含量樣品，其結(jié)果可能是完全錯誤的，正是因為雜峰影響很大，而且容器、試劑的玷污影響也變大了，所以對低含量標(biāo)準(zhǔn)溶液的線性要求更高。

三、實驗溶液的配制

1.多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制（稱量均精確到0.01克）

取2克500ppm多元素母液、1克Hg1000ppm單元素母液、1克As1000ppm單元素母液于100毫升聚乙烯瓶子中，用白油稀釋至50克左右搖勻待用，計算標(biāo)準(zhǔn)多元素溶液濃度約為20ppm。

2.內(nèi)標(biāo)溶液配制

取1000ppm Y元素溶液0.5克用白油稀釋至50克左右搖勻待用，計算內(nèi)標(biāo)Y元素溶液濃度約為10ppm。

3.分析用內(nèi)標(biāo)溶液、梯度溶液的配制

取2.0000（±0.0050）克Y內(nèi)標(biāo)溶液用白油稀釋至20.0000克。

取2.0000（±0.0050）克Y內(nèi)標(biāo)溶液加一定量多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液用白油稀釋至20.0000克，分別配制成S1 0.5ppm、S2 1.0ppm、S3 2.0ppm、S4 4.0PPm的梯度溶液。

四、標(biāo)準(zhǔn)曲線建立及樣品測定

按照配制溶液的濃度輸入方法設(shè)置里，按操作規(guī)程新建校準(zhǔn)曲線，按照順序空白S1、S2、S3、S4依次分析樣品，得出新的校準(zhǔn)曲線。

將重油加熱使其具有流動性，取2.0000（±0.0050）克Y內(nèi)標(biāo)溶液放入100ml聚乙烯瓶中，取樣品1克記錄樣品的精確重量準(zhǔn)確至0.0001克加入瓶中，用白油稀釋至20.0000克，記錄樣品的精確數(shù)值，水浴加熱使樣品充分混勻，不得有未溶解重油，以防堵塞霧化器，混勻的樣品涼到室溫再開始進(jìn)樣，否則會影響進(jìn)樣量，影響轉(zhuǎn)化率及分析準(zhǔn)確度。按儀器操作規(guī)程進(jìn)樣測定得出分析結(jié)果，分析完樣品后，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)白油沖洗5分鐘左右再熄滅等離子體，以免進(jìn)樣管路中殘留樣品，由于記憶效應(yīng)的存在，使基體信號值增大，影響下一個樣品分析的準(zhǔn)確度。

五、總結(jié)

石油及其產(chǎn)品成分較多且性質(zhì)復(fù)雜，能夠精準(zhǔn)地測量微量元素含量對化驗工作者而言任重道遠(yuǎn)，從石油及產(chǎn)品的預(yù)處理、基體溶劑的選擇、如何達(dá)到再低的檢出限、如何精準(zhǔn)地定位元素波長、如何提高元素分析的精密度……目前由于分析需求測量下限越來越低，對有些元素的測試要求達(dá)ppb以下的水平，痕量超痕量的分析在分析的應(yīng)用中備受關(guān)注，此文所用內(nèi)標(biāo)方法借助ICP-OES儀器測定的金屬元素含量測量結(jié)果較為穩(wěn)定、檢測限較低、重復(fù)性較好。為生產(chǎn)工藝提供了有價值的參考數(shù)據(jù)。