石化样品中重金属检测方案(微波消解仪)

智能文字提取功能测试中

Anton Paar 1 简介 对石化产品中特定的微量元素的定量是非常必要的。在原油和残留油中，用硅，铝，钒，镍和钠的含量来确定其品质和质量。原油和残留油中的镍和钒的存在不仅能在反应中使催化剂失效，而且当其在燃料中燃烧时容易腐蚀发动机和锅炉。硅和铝以硅酸盐颗粒的形态存在，易对内燃机引擎造成损伤。 因为体系中颗粒的存在，在取样和样品制备过程中彻底地高速搅拌非常有必要。不然的话，实际实验中颗粒形态的元素的测量回收率会偏低的，如硅，部分铝。 为了展示 Multiwave 7000在制备石化样品方面出色的适应性，我们消解了标准参考材料，比较了其元素分析的结果。可以认为这是将7000应用于消解不同类型石化样品的起点。 2 仪器 此次消解实验使用 Multiwave 7000 仪器， 30ml石英和PTFE-TFM反应管，支架9。使用安捷伦7900ICP-MS进行元素定量。使用氦气作为碰撞气体来消除多原子干扰来测量 As， Co， Ni， S和V，使用氢气来测量 Se 和Si。使用 Multitune 模式对 Al 和 Na 进行测 量，不经过碰撞/反应池。为了避免由于残留碳带来的As 和Se 的信增增加，将含有1%CO2的12%的混合气体的Ar中加入到原子化气体(Ar)中。定量时使用10%HNO3的外标溶液。溶液中加入Be， Ge， In 和 Lu 作为内标(浓度：10ug/L)。 图1·Mltiwave7000 图2： Multiwave 7000 支架 3.1 样品 标准参考材料， NIST 1634 燃油中痕量元素 燃油：样品编号F61405 ASTM Committee D-2 Proficiency TestingProgram (May 2014) 3.2 消解步骤 5 结论 三次称量大约0.5g样品加入到30mL 石英和PTFE-TEM反应管中。将反应管置于支架上，加入2ml水6ml(65%)硝酸。反应管用塞子封闭后，将支架放入已添加载荷溶液(150ml水和5ml浓硝酸)的内衬杯内。 ，将外管插入到加压消解腔内，开始反应程序。冷却后将样品转移至50ml容量瓶中，定容，分析。 将溶液用10%硝酸溶液防(v/v)稀释10倍来测量 Ni，S和V的 NIST 1634溶液。对于As， Co， Na 和 Se，NIST 1634 溶液无需稀释即可进样测量。将ASTMF61405溶液稀释10倍测量Al和 Ni， 不稀释测量 Na，Si和V。本次运行了两次实验，第一次消解将石英管中的 NIST 样品与 PTFE-TEM管中ASTM样品混合。第二次消解时将石英管中的 ASTM 样品同PTFE-TEM 管中的NIST样品一同使用。 3.3 温度程序 ·充压压力：40 bar(运行结束时压力为 50bar) ·冷却温度：80℃ ·压力释放速率：110 bar/min Step Time[min] Temperature[℃] 1 15 250 2 15 250 Table 1： Temperature program 4 结果 图2.的运行数据表明运行的最大压力为 30 bar 左右，低于仪器最高限值。所以还存在着增加消解样品重量的空间。因为放热反应带来了在18分钟左右的压力增加，消解的样品量的增加(如需)应该缓慢和分步进行(例每次的样品增加量不超过0.1g)。 预测试中10分钟的保持时间仍得到了澄清的溶液。但是深黄色的溶液颜色表明其较高的碳含量残留，消解实验采用30分钟的保持时间进行了重复测试。当同样的重量使用更高的温度(260°℃)进行消解时，可以相应地减少保持的时间，仍可达到相当的消解效果。 表2.的数据表明 NIST 1634 的标准元素含量(Co，Ni， V)与参考元素含量(As， Se)与实际测量的含量匹配 度较好。石英管或 PTFE-TEM 管的消解效果差异不大。因为Na和S的含量仅仅在参考含量部分提到，故测量出这些元素略高的回收率也是合理的。对于 ASTMF61405(见表3.)测量的结果不仅仅与标准值进行了比较，并与Multiwave Pro， 8NXF100转子测量的结果进行了比较。除了 Si无法用石英管进行消解测量，其他元素用石英管和PTFE-TEM管的测量结果没有显著的差异。两种管子消解出来的样品 Na 含量比标准值偏高，与PRO 测出来的结果相当。这可能是实验环境带来的误差。对于Si的测量结果是 11.9mg/kg，显著低于标准范围的12.7-17.1，带来这种较低回收率的最可能的原因可能是从混合物取少量样品时的取样的不均匀。 内置的消解方法完全适合燃料油样品的消解。另外可以认为这是将7000应用于消解不同类型石化样品的起点，仅需相应的调整重量，时间和温度等参数。 元素 石英管 标准值 测量值 回收率 [mg/kgj [mg/kg] [%] 测量值 回收率 As 0.1426±0.0064 0.144±0.003 101±2 [mg/kg] 0.142±0.001 [%] 100±1 Co 0.1510±0.0051 0.139±0.001 92±1 0.1397±0.0003 92.5±0.2 Na* 37 42.6±0.6 115±2 42.5±0.3 115±1 Ni 17.54±0.21 17.6±0.2 100±1 17.5±0.1 99.5±0.4 S* 20000 22429±188 112±1 21124±254 106±1 Se 0.1020±0.0038 0.0939±0.0004 92.1±0.4 0.0942±0.0010 92±1 V 28.19±0.40 27.9±0.3 99±1 27.6±0.1 98±1 *)参考值 表 2： NIST 1634燃料油，测试结果和回收率(n=3) 标准值 元素 mg/kgj AI 7.5±1.1 8.1±0.6 7.91±0.02 105.4±0.3 7.9±0.2 106±2 98±2 Na 22.43±4.32 26.8±1.4 26.8±0.2 120±1 26.5±0.5 118±2 99±2 Ni 39.37±2.37 39.3±6.7 42.1±0.3 107±1 42.6±0.4 108±1 108±1 Si 14.9±2.2 10.2±0.6 --- --- 11.9±0.4 80±3 116±4 V 77.9±4.3 80.8±9.3 81.8±0.8 105±1 80.6±0.5 104±1 100±1 Al 7.5±1.1 8.1±0.6 7.91±0.02 105.4±0.3 7.9±0.2 106±2 98±2 Na 22.43±4.32 26.8±1.4 26.8±0.2 120±1 26.5±0.5 118±2 99±2 表3：ASTM F61405 Fuel oil， results and recovery rates(n=3) 图3：运行数据 Tel： 021-6485 5000 info.cn@anton-paar.com XPAIRN-Awww.anton-paar.com 对石化产品中特定的微量元素的定量是非常必要的。 在原油和残留油中，用硅，铝，钒，镍和钠的含量来确 定其品质和质量。原油和残留油中的镍和钒的存在不仅 能在反应中使催化剂失效，而且当其在燃料中燃烧时容 易腐蚀发动机和锅炉。硅和铝以硅酸盐颗粒的形态存在， 易对内燃机引擎造成损伤。因为体系中颗粒的存在，在取样和样品制备过程中 彻底地高速搅拌非常有必要。不然的话，实际实验中颗 粒形态的元素的测量回收率会偏低的，如硅，部分铝。为了展示 Multiwave 7000 在制备石化样品方面出 色的适应性，我们消解了标准参考材料，比较了其元素 分析的结果。