原子吸收光譜法在石油化工中的應(yīng)用

趙安峰(中國(guó)石油大慶煉化公司檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)中心，黑龍江 大慶 163411)

0 引言

在石油行業(yè)當(dāng)中原子光譜分析法得到了廣泛的應(yīng)用，因?yàn)橐栽庸庾V原理建立的檢測(cè)方法能夠?qū)κ突ぶ械慕饘僭卣归_有效且精準(zhǔn)的分析，也能夠避免一些其他因素的干擾。而近年來原子吸收光譜法也被應(yīng)用到了多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，因?yàn)樵游展庾V法不僅能夠判別出石油當(dāng)中的金屬元素，更可以測(cè)定其他，液體或氣體當(dāng)中的金屬元素，因此，充分的發(fā)揮出原子吸收光譜法的實(shí)際價(jià)值是非常重要的，有利于促進(jìn)石油化工行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 原子吸收光譜法的相關(guān)概述

原子吸收光譜法由20世紀(jì)50年代中所提出，在這種儀器分析方法進(jìn)行發(fā)展的過程中被多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，并且發(fā)揮出了極大的輔助價(jià)值。原子吸收光譜法又可以稱為原子吸收分光光度分析，原子吸收光譜分析主要是基于試樣蒸氣相中被測(cè)元素的基態(tài)原子及其對(duì)有光源發(fā)出的該原子的特征性窄頻輻射所產(chǎn)生的共振吸收。在一定范圍之內(nèi)，其吸光度能夠與蒸氣相中被測(cè)元素的基態(tài)原子濃度形成正比，以此來測(cè)定試樣當(dāng)中該元素含量的一種儀器分析方法。

原子吸收光譜是根據(jù)氣態(tài)的基態(tài)原子外層電子對(duì)可見光和紫外光范圍的相對(duì)應(yīng)的原子共振幅射線的系數(shù)強(qiáng)度來進(jìn)行定量、被測(cè)元素含量為基礎(chǔ)的一種分析方法，也是一種測(cè)量特定氣態(tài)原子對(duì)光輻射的吸收的方法。此方法一經(jīng)出現(xiàn)便得到了較好的應(yīng)用，在接下來的發(fā)展當(dāng)中原子吸收光譜法成為了一種新型且有效的儀器分析方法，在冶金、化工、地質(zhì)、食品、輕工、機(jī)械等多個(gè)領(lǐng)域都得到了有效的應(yīng)用[1]。

原子吸收光譜法在石油化工行業(yè)當(dāng)中也有著非常寶貴的應(yīng)用價(jià)值，石油產(chǎn)品主要包括原油、石油化工產(chǎn)品和各種油品，油品當(dāng)中某些金屬元素的含量將會(huì)直接影響到油品的品質(zhì)，而在石油化工行業(yè)當(dāng)中通過應(yīng)用原子吸收光譜法則能夠精準(zhǔn)的評(píng)定石油當(dāng)中含有各個(gè)金屬元素的實(shí)際數(shù)據(jù)，并且有著分析速度較快、抗干擾能力較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

2 原子吸收光譜法的應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 選擇性較強(qiáng)

因?yàn)樵游諑捿^窄，因此，在進(jìn)行測(cè)定時(shí)會(huì)非?？?，并且也比較便捷，在適當(dāng)?shù)臈l件下能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化操作。在發(fā)射光譜分析當(dāng)中，如果共存元素的輻射線或者是分子輻射線不能與待測(cè)元素的輻射線相分離時(shí)，此時(shí)便會(huì)產(chǎn)生表現(xiàn)強(qiáng)度的變化。從原子吸收光譜法的角度來說，譜線受到干擾的幾率非常小，因?yàn)樽V線僅僅是發(fā)生在主線系，并且譜線很窄，線重疊的幾率也要比發(fā)射光譜小很多，因此光譜受到的干擾也要比較小。即使是與臨近線分離的并不完全，因?yàn)椴粫?huì)發(fā)射出過長(zhǎng)的輻射線，因此所受到的光譜干擾是能夠克服的。在很多情況下，共存元素不會(huì)對(duì)原子吸收光譜法的應(yīng)用產(chǎn)生干擾[2]。

2.2 靈敏度較高

原子吸收光譜法是一種靈敏度非常高的技術(shù)，比方說，火焰原子吸收法的靈敏度一般為10-6級(jí)，石墨爐原子吸收法的靈敏度則可以達(dá)到10-9級(jí)。與此同時(shí)，因?yàn)樵游展庾V法的靈敏度較高，在進(jìn)行分析的過程中能夠促使分析手段最大程度的被簡(jiǎn)化，這樣也便可以直接測(cè)定，有效地縮短分析周期、加快測(cè)量進(jìn)程。因?yàn)殪`敏度較高，所需要用到的進(jìn)樣量比較少，在無火焰原子吸收分析的方式進(jìn)行分析時(shí)僅僅需要5～100 mL，固體進(jìn)樣以石墨爐原子吸收法進(jìn)行測(cè)定僅需0.05～30.00 mg，這對(duì)于試樣來源較為稀缺的分析是非常有利的，也正是因?yàn)槿绱耍游展庾V法的在多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中都得到了廣泛的應(yīng)用，并且切實(shí)地突出了其實(shí)際價(jià)值。

3 在油品分析中應(yīng)用原子吸收光譜法

原子吸收光譜法的工作原理便是在所需要檢測(cè)的石油樣品當(dāng)中加入氫氟酸和王水等試劑，接下來，將其放置在65 ℃的環(huán)境當(dāng)中，通過運(yùn)用超聲波來攪拌其大約45～50 min，然后再加入MIBK試劑對(duì)其進(jìn)行稀釋，最后便可以精準(zhǔn)的測(cè)定其中所存在的金屬元素了。

在評(píng)價(jià)油品質(zhì)量好壞的過程中，主要所要依據(jù)的指標(biāo)便是油品當(dāng)中各類金屬元素的種類和含量，因此，針對(duì)于不同種類的油種對(duì)其金屬元素種類和含量的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)也是存在差異的。例如通常情況下，飛機(jī)所用的溫潤(rùn)滑油要求測(cè)定是Ni、Cu、Sn、Fe、Ti以及Mo等金屬元素的含量，測(cè)定的過程中要向其加入磨損金屬Ba、Fe、Zn和Ca等這類元素。接下來，再采用水溶液作為無機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，通過運(yùn)用這樣的測(cè)定方式進(jìn)行測(cè)定更加便捷，并且能保證其精準(zhǔn)度。當(dāng)然，針對(duì)于不同金屬元素的測(cè)定也需要加入不同種類的混合溶液[3]。比如在測(cè)定潤(rùn)滑油中的Zn含量時(shí)便要加入甲苯和冰醋酸的混合溶劑，再采用火焰空氣-乙炔火焰法，這樣也便能夠精準(zhǔn)的判斷出金屬元素的含量是否符合標(biāo)準(zhǔn)，在此過程中也不會(huì)受到溶液產(chǎn)生的影響；再或者是要測(cè)定潤(rùn)滑油當(dāng)中Mo的含量時(shí)，可以加入HF-HNO3溶液來進(jìn)行稀釋，在此過程中也不會(huì)受到其顆粒大小的影響，更易得到精準(zhǔn)的測(cè)定結(jié)果；在測(cè)定石油當(dāng)中Ti的含量時(shí)可以加入4-甲基-2戊銅溶劑來進(jìn)行稀釋，并且需要加入混酸進(jìn)行正當(dāng)處理。在10 s之后可以應(yīng)用氧化亞氮-乙炔火焰法來進(jìn)行測(cè)定，通過采用此種方法進(jìn)行測(cè)定能夠有效的檢測(cè)出最低為0.03×10-6的Ti含量。在對(duì)石油當(dāng)中單一金屬元素進(jìn)行測(cè)定的過程中將不會(huì)受到其他金屬元素種類以及實(shí)際含量多少的影響[4]。

根據(jù)研究和分析之后發(fā)現(xiàn)，提前對(duì)所要測(cè)量的樣品展開碳化處理能夠?qū)⒃游展庾V法測(cè)定的影響因素減到最少，并且能夠進(jìn)一步保證最終測(cè)定結(jié)果的精準(zhǔn)性。碳化處理主要是將樣品和碳粉混合均勻并且放置在350 ℃的高溫環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行碳化，接下來，再加入碳粉并放置在交流電弧中進(jìn)行原子化處理。最后，再運(yùn)用原子吸收光譜法去評(píng)定其中所存在的金屬元素種類以及具體含量。在汽油樣品當(dāng)中，烷基鉛作為一種重要的抗爆劑，對(duì)其含量進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)定是尤為關(guān)鍵的，汽油試樣用甲基異丁基甲酮稀釋，加入碘和季銨鹽與烷基化鉛化合物反應(yīng)使之穩(wěn)定。以氯化鉛為標(biāo)樣，用原子吸收光譜測(cè)定，這樣便可以精準(zhǔn)的判定出其中含有烷基鉛的具體含量[5]。與此同時(shí)，除了可以運(yùn)用火焰原子吸收光譜來對(duì)金屬含量吸收光譜測(cè)定以外還可以選用石墨爐等無火焰吸收光譜的方式對(duì)其進(jìn)行判定，比方說，測(cè)定石油當(dāng)中P的含量時(shí)可以向石墨爐當(dāng)中注入La(NO3)3溶液，并且采用無P電極放電燈，再將石油的樣品倒入石墨爐當(dāng)中進(jìn)行碳化以及原子化處理，最后，運(yùn)用原子吸收光譜法便可以測(cè)定出P元素的實(shí)際含量。

4 在其他領(lǐng)域中原子吸收光譜法的應(yīng)用

4.1 在催化劑分析中應(yīng)用原子吸收光譜法

從催化劑的實(shí)際特點(diǎn)來看，催化劑的結(jié)構(gòu)、性能、催化活性都會(huì)受到催化劑當(dāng)中存在的一些金屬元素、氯化物、絡(luò)合物的影響，因此，在研發(fā)和制造催化劑時(shí)便需要精準(zhǔn)的判斷出催化劑當(dāng)中所存在的各類金屬元素，這樣才能夠確保催化劑的催化功能。此時(shí)，便可以選擇運(yùn)用原子吸收光譜法來進(jìn)行檢測(cè)，比方說，在對(duì)加氫催化劑當(dāng)中Ni、Mo、Co這類金屬元素進(jìn)行測(cè)定的過程中，可以向測(cè)定樣品當(dāng)中加入一些H2SO4來進(jìn)行溶解，Ni元素則可以采用乙炔火焰原子吸收的方法自行檢測(cè)[6]。

4.2 在環(huán)保分析中應(yīng)用原子吸收光譜法

在石油化工行業(yè)生產(chǎn)過程中能夠切實(shí)地把握好對(duì)環(huán)境影響因素的控制工作是非常重要的，因?yàn)樵谑突ば袠I(yè)進(jìn)行化工和煉油的時(shí)候極易產(chǎn)生多種有害元素和有害化合物，這對(duì)水體和空氣都將會(huì)產(chǎn)生極大的污染。因此，便可以合理地應(yīng)用好原子吸收光譜法來測(cè)定其中存在的危害元素，這樣才能夠最大程度的降低其對(duì)環(huán)境和水資源的污染。通過運(yùn)用火焰原子吸收雙容積萃取的方法能夠準(zhǔn)確測(cè)定出水體當(dāng)中V、Cr、Co、Mo、Pd、Zn等多種元素的含量，而在測(cè)定大氣中Cr、Pb、Cd這類金屬元素時(shí)則可以選用石墨爐原子吸收的方法進(jìn)行測(cè)定。首先，可以對(duì)大氣粉塵展開酸化處理，接下來，便可以運(yùn)用原子吸收光譜法來進(jìn)行測(cè)定。

5 結(jié)語

綜上所述，原子吸收光譜法在石油化工行業(yè)有著非常寶貴的應(yīng)用價(jià)值，并且原子吸收光譜法憑借著其自身的多重特點(diǎn)，進(jìn)一步促進(jìn)了石油化工行業(yè)的發(fā)展。因此，石油化工行業(yè)要想能夠有效增強(qiáng)產(chǎn)品的相關(guān)質(zhì)量，并且最大程度地減少其生產(chǎn)對(duì)環(huán)境所帶來的影響，應(yīng)當(dāng)合理地采用原子吸收光譜法解決石油化工生產(chǎn)過程中的一些問題，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行準(zhǔn)確地檢測(cè)，從而能夠嚴(yán)格控制好各類金屬元素的含量，這樣才能夠進(jìn)一步提升我國(guó)石油化工行業(yè)的整體發(fā)展水平。