ICP-AES測定鉬鎳系列加氫催化劑中金屬元素的含量

王 鑫，王方平

(中國石化催化劑有限公司長嶺分公司，湖南 岳陽 414000)

隨著原油質量劣質化和油品質量清潔化需要，加氫催化劑的需求量越來越大，產品技術升級不斷加快，基于加氫劑的自身特點：品種、規格和金屬體系多，如何及時有效地提高加氫催化劑的分析速度和準確性，使其更好地服務于生產有著重要意義。目前國內加氫催化劑中Mo、Ni元素的定量分析有吸光光度法[1]、伏安法[2]、原子吸收光譜法[3,4]和X-射線熒光光譜法[5,6]等。

本實驗利用美國賽默飛6300 型電感耦合等離子發射光譜儀測定加氫催化劑中的金屬含量。ICP-AES能檢測各種常量及微量金屬，標樣易于配制，由于等離子火焰溫度高，樣品激發后基本沒有光譜干擾。并且，相比較于熒光標樣易于得到。因此建立加氫劑的等離子發射光譜分析方法，無論從分析速度、方法精密度還是準確度均能滿足生產的需要。

1 實 驗

1.1 主要儀器

iCAP 6300 型電感耦合等離子體原子發射光譜儀,美國賽默飛世爾科技有限公司；MARS微波消解儀,美國CEM公司；梅特勒電子天平(感量0.0001 mg)。

1.2 實驗試劑

鉬、鎳、鋁標準溶液(1000 mg/L)，購于中國計量科學研究院；校準溶液使用時現配現用；硫磷混酸(實驗室自配)；實驗室用水為三級水。

1.3 實驗方法

1.3.1 ICP-AES儀器操作參數

ICP-AES工作條件見表1。

表1 ICP-AES儀器工作條件Table 1 Parameters of ICP-AES

1.3.2 標準溶液配制

按產品的不同以及金屬各組份的上量，分別移取不同體積的標準溶液配制成鉬鎳系列的標準混合溶液，標準混合溶液的濃度見表2，注意基體匹配。

表2 標準混合溶液濃度Table 2 Standard mixed solution concentration

1.3.3 樣品前處理

將試樣研磨至150目左右，經150 ℃烘2 h，取出后在干燥器中冷卻15 min；

稱取烘好的試樣約0.1 g(精確至0.0001 g)樣品于微波消解罐中，加入10 mL硫磷混酸于聚四氟乙烯消解罐中，裝罐，置于微波消解儀，按表2的步驟進行消解；

待樣品消解完畢后，冷卻至室溫，將消解液轉移至100 mL容量瓶中，適量三級水沖洗消解罐壁和消解罐塞，定容，搖勻，備用。

表3 微波消解程序Table 3 Microwave digestion procedure

1.3.4 樣品測定

(1)開啟等離子儀，開氬氣吹掃光譜儀45 min以上，穩定后點火預熱15 min；

(2)按表1的要求設定儀器參數；

(3)將系列標準溶液引入電感耦合等離子體發射光譜儀中，輸入根據試驗所選擇的儀器最佳測定條件，在各元素選定的波長處，測定系列標準溶液中各元素的強度，當工作曲線的線性相關系數≥0.9995 時，即可進行分析溶液的測定，根據光強度和濃度的關系計算出樣品中各元素的 質量濃度；

(4)分析完實際樣品后，測定3#混合標準溶液驗證標準曲線的準確性，防止ICP-AES儀器漂移。

2 結果與討論

2.1 干擾消除

電感耦合等離子光譜儀的干擾主要來源于光譜干擾、基體效應、電離干擾等。在ICP-AES上測定的加氫劑樣品一般都是含鋁基產品，為了消除基體效應，因此在配置標準溶液時應加入一定量的氧化鋁基體和同體積的硫磷混酸。 使系列標準溶液和空白中氧化鋁含量和硫磷混酸的加入量與測試樣品溶液一致。

2.2 標準曲線

表4 線性范圍、線性方程和相關系數Table 4 Linear range, linear equation and correlation coefficient

將已配制好的標準混合溶液依次進樣分析，以標準溶液濃度為橫坐標，標準溶液強度為縱坐標，繪制標準工作曲線。Mo、Ni兩種元素的線性范圍、線性方程和相關系數見表4。

2.3 回收率實驗

為了驗證方法的準確性，選取2個加氫催化劑樣品a、b(其中a為低金屬含量的加氫劑樣品；b為高含量的加氫劑樣品)進行加標回收實驗。結果見表5，待測樣品加標回收率MoO3在99%～100.8%，NiO在99.1%～101%，說明該方法能夠滿足加氫催化劑金屬元素的分析檢測要求。

表5 方法的加標回收率(n=3)Table 5 Recoveries test of this method(n=3)

2.4 加氫劑樣品測定及精密度實驗

對加氫催化劑樣品a、b分別平行稱量3份樣品，按實驗方法對樣品進行消解并測定。根據平行測定的結果，計算對應樣品的平均值及相對標準偏差(RSD)。由結果可知，方法的相對標準偏差(RSD)MoO3在0.35%～ 1.27%，NiO在1.40%～2.56%。方法具有較好的精密度，適合于加氫劑樣品測定。

表6 樣品的測定及方法的精密度(n=3)Table 6 Sample detection and their reproducibility(n=3)

3 結 論

采用微波處理樣品，樣品處理完全，損失少。電感耦合等離子發射光譜法測定加氫劑中各金屬含量是一種高效的分析方法，其檢出限低，重復性好，準確性高，且具有多種元素同時測定以及線性范圍寬的優點，相對于標樣難于配制的熒光分析方法，ICP-AES法已被廣泛地應用于實際的生產分析中。