ICP-OES檢測盾構(gòu)機(jī)在用潤滑油中磷元素含量

＊曾令羲

（中鐵工程服務(wù)有限公司 四川 610000）

引言

磷作為潤滑油中抗磨抗壓添加劑中一種重要的元素，對其含量的檢測與測定其他類型元素相同，均對監(jiān)測和評價(jià)潤滑油質(zhì)量有直接意義。選擇應(yīng)用IPC-OES檢測方法，能夠較為準(zhǔn)確且快速地對潤滑油中多元素同時(shí)進(jìn)行檢測[1-4]。盾構(gòu)機(jī)在用潤滑油中，磷與硅、鋅、銅、鐵等元素一樣是重點(diǎn)監(jiān)控的指標(biāo)之一。檢測方法推薦的測試波長有177.434nm、178.222nm、213.618nm、214.914nm等4種，稀釋劑也有多種[5]。而盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中由于工況的復(fù)雜，潤滑油的質(zhì)量情況也各不相同。本文期望通過選取不同稀釋劑和不同波長對磷元素的檢測結(jié)果進(jìn)行分析，研究不同測試條件對潤滑油元素檢測的影響，得出針對盾構(gòu)機(jī)在用潤滑油磷元素檢測的最優(yōu)條件，為實(shí)際工作提供一定的參考依據(jù)。

1.檢測設(shè)備與方法

(1)檢測儀器設(shè)備

在本次實(shí)驗(yàn)過程中，選擇使用美國安捷倫常見生產(chǎn)的Agilent ICP-OES 5800電感耦合等離子體發(fā)生光譜儀作為檢測設(shè)備。

(2)檢測方法

為最大化的提高檢測過程準(zhǔn)確度，特別是對于在用潤滑油這種復(fù)雜樣品的分析，測量所用儀器設(shè)備采用徑向觀測方式。此外，ICP-OES檢測潤滑油中元素含量屬于使用有機(jī)溶劑進(jìn)樣的形式，故除了載氣以外，還需增加氧氣的輸入作為助燃?xì)怏w促使樣品充分轉(zhuǎn)化。針對盾構(gòu)機(jī)在用潤滑油自身品質(zhì)以及儀器特點(diǎn)，ICP-OES對磷元素含量的檢測工作條件如表1所示。

表1 ICP-OES檢測盾構(gòu)機(jī)在用潤滑油磷元素工作條件

(3)檢測試劑

日常監(jiān)控過程中需要對盾構(gòu)機(jī)在用潤滑油中多種元素含量進(jìn)行檢測，所以根據(jù)實(shí)際情況，選擇Conostan S21多元素標(biāo)準(zhǔn)油進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制。溶劑油和煤油對于一般潤滑油常見的成分具有良好的溶解能力，可以有效地將潤滑油均勻地溶解分散在其中。溶劑油和煤油本身不含有被測元素，可以有效減少后續(xù)檢測分析過程中的干擾因素，提高磷元素的檢測準(zhǔn)確性。此外在實(shí)驗(yàn)室操作中，溶劑油和煤油相對安全，易于處理和儲(chǔ)存，所以本文稀釋劑選擇溶劑油和煤油兩種，分別得到兩組標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對比試驗(yàn)。在本次研究中，統(tǒng)一采用的稀釋倍數(shù)為10倍，得到最終檢測結(jié)果。

(4)標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

分別取0.2g、0.4g、0.6g、0.8g、1g的濃度為100mg/kg的Conostan S21標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別以溶劑油和煤油為稀釋劑稀釋10倍制備兩組系列標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度點(diǎn)，以上述檢測方法條件制備標(biāo)準(zhǔn)曲線譜圖并計(jì)算檢出限及定量限。

(5)樣品及加標(biāo)回收樣品的制備

稱取1g左右的盾構(gòu)機(jī)在用潤滑油樣品，分別用溶劑油和煤油稀釋10倍制備檢測樣品。同時(shí)另外稱取1g左右的樣品，再加入0.5g濃度為100mg/kg的Conostan S21標(biāo)準(zhǔn)溶液（加標(biāo)濃度為5mg/kg），再分別用溶劑油和煤油稀釋10倍制備加標(biāo)回收樣品。

2.檢測結(jié)果分析

(1)標(biāo)準(zhǔn)曲線

根據(jù)原子發(fā)射光譜的原理，處于激發(fā)態(tài)的電子不穩(wěn)定，在回到基態(tài)的過程中會(huì)產(chǎn)生多種不同波長的光，即在光譜中形成多條譜線。所以一種元素可以同時(shí)產(chǎn)生幾種不同波長的譜線，這些譜線共同組成了該元素的特征光譜圖。在本文中，磷元素的特征吸收波長共有4條，從檢測得到的特征峰峰型、強(qiáng)度以及是否有干擾峰存在等因素可以初步判定該波長是否適合后續(xù)實(shí)驗(yàn)。圖1（a）～（d）為使用溶劑油作為稀釋劑分別配制4種波長的磷元素標(biāo)準(zhǔn)曲線譜圖。圖2（a）～（d）為使用煤油作為稀釋劑分別配制4種波長的磷元素標(biāo)準(zhǔn)曲線譜圖。圖中橫坐標(biāo)為磷元素檢出譜線的特征峰波長，（a）到（d）特征峰波長分別為177.434nm、178.222nm、213.618nm以及214.914nm。圖中縱坐標(biāo)為磷元素檢出譜線的特征峰強(qiáng)度。通過形成的光譜圖可以直觀地反映出該元素的檢測情況。從圖1和圖2對比可以看出，溶劑油和煤油配制的磷元素標(biāo)準(zhǔn)曲線具有相似的譜圖，說明兩者對磷元素的標(biāo)油均具有良好的溶解性。從表2和表3可以看出，以溶劑油和煤油為稀釋劑分別配制的標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)都接近1，且以煤油為稀釋劑配制的標(biāo)準(zhǔn)曲線具有更好的相關(guān)性。另一方面從圖中我們可以看到，對于選擇213.618nm及214.914nm作為磷元素檢測波長，在213.598nm及214.900nm波長處分別有一個(gè)較為突出的其他雜峰存在，會(huì)對檢測結(jié)果造成干擾，影響準(zhǔn)確度。

圖1 使用溶劑油配制的磷元素在不同波長處標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

圖2 使用煤油配制的磷元素在不同波長處標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

表2 以溶劑油為稀釋劑的相關(guān)檢測數(shù)據(jù)

表3 以煤油為稀釋劑的相關(guān)檢測數(shù)據(jù)

(2)檢出限、定量限及樣品檢測

對表2和表3檢出限和定量限數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)，無論是溶劑油還是煤油作為稀釋劑都能得到較低的檢出限和定量限，且兩者數(shù)值接近。

對于樣品中磷含量的檢測結(jié)果，從表2和表3數(shù)據(jù)分析中可以得出，在177.434nm波長處，兩種稀釋劑配制的樣品檢測結(jié)果分別為193.89mg/kg以及196.52mg/kg，差值為2.63mg/kg，再現(xiàn)性符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。而其他波長處兩者的檢測結(jié)果相差較大，原因在于銅元素在213.618nm及214.914nm處會(huì)對臨近磷元素的波長造成明顯干擾，使檢測結(jié)果誤差偏大。這點(diǎn)從QC檢測結(jié)果也進(jìn)一步得到證實(shí)，波長在180nm以下QC檢測值相對偏差較小，而波長在180nm以上QC檢測值相對偏差較大。

(3)準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性

對比表2和表3QC相對偏差數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)在波長177.434nm處的相對偏差最小，說明在此波長下對磷含量進(jìn)行檢測準(zhǔn)確度最高。并且對比采用兩種稀釋劑進(jìn)行配制的檢測結(jié)果，相對偏差的絕對值一個(gè)為0.36%，一個(gè)為0.38%，進(jìn)一步說明波長177.434nm處磷含量的檢測結(jié)果具有良好的穩(wěn)定性。另一方面，油液中其他元素對磷元素在波長213.618nm及波長214.914nm處波峰有較強(qiáng)的干擾，使得QC樣品檢測結(jié)果相對偏差增大，超過2%。

3.結(jié)論

本文采用ICP-OES檢測方法對盾構(gòu)機(jī)在用潤滑中磷元素含量進(jìn)行檢測，通過選取不同特征波長以及不同稀釋劑對樣品進(jìn)行檢測，從標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)、檢出限、定量限、QC質(zhì)控樣品以及加標(biāo)回收率等對檢測結(jié)果進(jìn)行分析，以期得出最佳的檢測條件，結(jié)論如下：

（1）本實(shí)驗(yàn)從表2和表3檢測結(jié)果看，溶劑油和煤油都可以作為盾構(gòu)機(jī)在用潤滑油元素分析稀釋劑使用，相比而言，使用煤油配制的標(biāo)準(zhǔn)曲線有更好的相關(guān)性。

（2）同時(shí)測定盾構(gòu)機(jī)在用潤滑油多元素時(shí)，由于其他元素的存在，會(huì)對磷在波長213.618nm及波長214.914nm處的峰有明顯干擾。同時(shí)結(jié)合QC檢測結(jié)果以及加標(biāo)回收率結(jié)果，本實(shí)驗(yàn)優(yōu)選177.434nm作為磷元素檢測波長。在此波長下磷元素的檢測具有更高的準(zhǔn)確度以及更好的穩(wěn)定性。