測定原油中金屬元素的應用方案

引言
原油中某些微量金屬元素的存在對石油加工,儲運過程及環(huán)境保護均產生不良影響。因此﹐原油中有害元素的種類及其含量是評價原油優(yōu)劣的一項重要指標。目前測定原油中微量元素常用的方法有原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、紫外可見分光光度法等。隨著原子發(fā)射光譜技術的發(fā)展和成熟,電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法因具有多元素同時測定﹑線性范圍寬﹑靈敏度高、基體效應小、精密度高﹑快速準確等特點在原油元素分析中得到廣泛應用。采用ICP-AES法測定,建立管輸原油中鋇、鈣﹑鎘、鈷﹑鉻、銅、鐵﹑鉀、鎂﹑鈉﹑鎳﹑鉛﹑釩﹑錳14種金屬元素含量的快速測定方法。

儀器與試劑材料
ICP-6800S電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（石化機）;
馬弗爐﹔
石英容量瓶包括100 mL和50 mL兩種規(guī)格,依次用10%鹽酸、10%硝酸中浸泡，用去離子水沖洗后至于烘箱中干燥備用，石英坩堝( 100 mL)、于10%鹽酸溶液中煮沸后在馬弗爐中750℃灼燒2 h,冷卻至室溫后存于干燥器中備用。
含鋇、鈣、鎘、鈷、鉻、銅、鐵、鉀、鎂、鈉、鎳、鉛、釩、錳的標準儲備液，1000mg/L;硝酸（68%),優(yōu)級純;氬氣,純度大于等于99999%。

樣品處理
稱取電動攪拌器混勻后的原油樣品30.0 g。將樣品置于坩堝中,放在電子萬用爐上加熱﹐自由燃燒,直至火熄滅為止﹐再將殘渣移入高溫馬弗爐中灼燒一定時間,直至殘渣完全成為灰燼﹐取出冷至室溫﹐加入15 mLHNO₃,在電熱板上溶解﹐加熱濃縮至1~2 mL,冷卻后移入50 mL容量瓶中,稀釋至刻度,搖勻。空白試驗的樣品處理,除不加入待測樣品外,其它均按照上述方法進行。

儀器工作條件
通過采用儀器推薦條件以及反復摸索試驗對儀器條件進行優(yōu)化﹐優(yōu)化后儀器條件為:射頻功率1150 W,霧化器壓力207.5 kPa,輔助氣流量0.5 L/min,蠕動泵轉速100 r/min,選擇的各元素分析譜線數(shù)據(jù)見表1。

 
工作曲線繪制
分別取含鋇、鈣、鎘、鈷、鉻﹑銅、鐵、鉀、鎂、鈉、鎳、鉛、釩、錳的標準儲備液(1000 mg/L)配置成100 mg/L的標準使用液。
分別取Ca、V、Pb標準使用液2.0、4.0、6. 0、8 .0、10. 0 mL、Fe，Ni標準使用液1.0、2.0、3.0、4.0、5. 0 mL, Mn、 Mg、Cu、Co、Cd、Ba、Cr標準使用液0. 1、0.4、1.0、1.4、20 mL于100 mL容量瓶中﹐配置成含Ca、V 、Pb(2.0、4.0、6.0、8.0、10.0mg/L)、Fe、Ni( l.0、2.0、30、4.0、5. 0 mg/L), Mn、Mg、Cu、Co、Cd、Ba、Cr ( 0.1、0.4、1.0、1.4、2.0mg/L)的A系列混合標準溶液a、b、c、d、e。
分別移取Na,K標準使用液2.0、4.0、6. 0、8.0、10 .0 mL于100 mL容量瓶中﹐配置成含Na、K(2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mg/L)的B系列混合標準溶液f、g、h、i、j。

測定
在設定的儀器測試條件下,對標準溶液的金屬含量進行測定,根據(jù)測定結果繪制工作曲線。試樣測定根據(jù)工作曲線,在設定的儀器測試條件下,對試樣的金屬元素含量進行測定。

結果與討論
灰化條件的選擇
灰化時間選擇一批原油樣品﹐分別在灰化溫度為500℃,550℃,650℃,700℃以及灰化時間為20、25、30、40h的條件下處理原油。結果表明,灰化時間為3 h時,灰化完全。
灰化溫度為550℃時各金屬元素含量測定值基本最高。這是由于在500℃時樣品沒有灰化完全,殘存的小炭粒易吸附金屬元素,且很難用酸完全溶解﹔而在650℃和700℃時，灰化溫度過高﹐引起元素的揮發(fā)以及坩堝壁沾留，使得各金屬元素含量的測定值偏低。所以灰化溫度選擇550 ℃。
在進行原油中金屬元素含量分析時﹐采用坩堝灰化法處理試樣,石英坩堝適合用作管輸原油灰化時的熔樣坩堝,適宜的灰化條件為:溫度550 ℃,時間3 h。
采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定管輸原油中金屬元素,只需一次性處理試樣即可同時測定多種元素,方法簡便、快速﹑測定結果準確。各金屬元素檢出限在0. 000 6～0.723 omg/L之間,除鎘元素外﹐其它金屬元素含量測定的相對標準偏差均小于7.0%,加標回收率在91%~115%之間。