原子吸收光譜法檢測汽油中錳含量的影響因素

丁高照(莆田市產品質量檢驗所，福建 莆田 351100)

0 引言

汽油中的錳主要以MMT(甲基環戊二烯三羰基錳)的形式存在，MMT是一種常用的抗爆添加劑，其主要用于提高汽油的辛烷值。但長期使用含錳的抗爆劑會堵塞汽車零部件，加速汽車老化，并危害人體健康，污染環境。在美國等發達國家和地區，MMT早已被禁用，GB 17930—2016對汽油中的錳含量限定為不大于0.002 g·L-1，其檢測方法采用NB/SH/T 0711—2019。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

呈氣態的原子對由同類原子輻射出的特征譜線具有一定的吸收作用，當儀器從光源輻射出具有待測元素特征譜線的光通過試樣蒸氣時，被蒸氣中待測元素基態原子所吸收，由輻射特征譜線光被減弱的程度來測定試樣中待測元素的含量。

1.2 實驗儀器與材料

原子吸收分光光度計(北京東西分析儀器有限公司)、空心陰極燈(錳)、乙炔(純度為99.99%)、純凈空氣、甲基異丁基甲酮(MIBK)(分析純)、甲苯(分析純)、結晶碘、氯化錳(MnCl2·4H2O)、氯化甲基三辛基銨(分析純)等。

1.3 實驗步驟

1.3.1 溶液的配制

配制濃度為0.03 g·mL-1的碘-甲苯溶液、體積分數分別為10%和1%的氯化甲基三辛基銨-MIBK溶液。以氯化錳為標準物質，配制濃度為264.2 mg·L-1的標準儲備液，并將其稀釋成濃度分別為0.53 mg·L-1、1.32 mg·L-1、2.64 mg·L-1、3.96 mg·L-1標準溶液[1]。

1.3.2 試樣處理

在盛有30 mL MIBK的50 mL容量瓶中，加入質控樣品車用汽油5.0 mL，并搖勻，加入100 μL濃度為0.03 g·mL-1的碘-甲苯溶液，反應約1 min，加入5.0 mL體積分數為1%的氯化甲基三辛基銨-MIBK溶液，用MIBK稀釋到刻度并搖勻。

1.3.3 分析測試

打開乙炔和空氣開關，將儀器預熱20 min并用氘燈扣除背景，設定儀器測量參數，測定波長為279.5 nm條件下樣品的吸光度。依次測定空白及標準溶液的吸光度，繪制標準曲線，并將樣品定量測試。

2 影響因素分析

2.1 燃氣流量對吸光度的影響

固定儀器測量參數如電流：3 mA，燃燒頭高度：9.0 mm，助燃氣流量：4.5 L·min-1。平衡儀器能量為99%～101%。同等條件下，考察不同的燃氣流量對測量結果的影響。結果表明，當燃氣流量為1.0 L·min-1時，樣品的吸光度達到最大且較為穩定[2]，如表1所示。

表1 不同燃氣流量對吸光度結果的影響

2.2 助燃氣流量對吸光度的影響

固定儀器測量參數如電流：3 mA，燃燒頭高度：9.0 mm，燃氣流量：1.0 L·min-1。平衡儀器能量，考察不同大小的助燃氣流量對測量結果的影響。結果表明，當助燃氣流量為5.0 L·min-1時，樣品的吸光度達到最大，如表2所示。

表2 不同助燃氣流量對吸光度結果的影響

2.3 燃燒頭高度對吸光度的影響

從原理上分析，燃燒頭高度對測量結果的靈敏度具有很大的影響[3]。為了兼顧儀器的靈敏度和穩定性，試驗過程需要選擇合適的燃燒頭高度。在固定儀器測量參數的條件下，如電流：3 mA，燃氣流量：1.0 L·min-1，助燃氣流量5.0 L·min-1，平衡儀器能量，考察不同的燃燒頭高度對測量結果的影響。結果表明，當燃燒頭的高度設定為10.0 mm時，樣品的吸光度達到最大值，如表3所示。

表3 不同燃燒頭高度對吸光度結果的影響

2.4 光照時間對吸光度的影響

通常情況下，汽油應在陰涼干燥且避光的環境中儲存，隨著光照時間的延長，樣品的MMT逐漸分解，所測得結果的吸光度降低。這是因為一方面汽油中的部分有機物組分在光照情況下會被氧化成聚合物，影響汽油中錳原子在特征光照射下的完全吸收；另一方面汽油中的添加劑MMT見光容易分解，且分解后的產物在儲存罐底部形成淺棕色的沉淀，從而導致樣品不夠均勻[4]，影響檢測結果。

3 回收率與精密度

在已知錳含量的汽油中加入不同濃度的錳，測試并計算其回收率[5]。將樣品做六個水平的平行試驗，并計算精密度。結果表明，樣品的回收率為94.0%～95.9%之間，RSD%(n=6)小于2%，如表4所示。

表4 樣品的回收率和精密度測試結果

4 結語

為了保證結果準確可靠，操作者在樣品儲存和測試分析過程中，應按照NB/SH/T 0711—2019標準要求，嚴格控制測量誤差、調整儀器測量參數達到最佳并不斷優化分析測試條件，以獲得滿意的回收率和精密度測試結果。