ICP-6800S電感耦合測定油脂油品中的金屬含量應用方案

引言
方案依據(jù)按SH/T 0749 -2004 潤滑油及添加劑中添加元素含量測定法(電感耦合等離子體發(fā)射光譜法),測定潤滑油中金屬元素含量:一是選取1.2 mm口徑的中心管,保證等離子體的穩(wěn)定;二是通入氧氣,防止有機物在中心管內(nèi)形成積碳阻塞管路。
實驗參數(shù)如下,樣品流量1.0 mL/min,等離子體氬氣流量15mL/min ,輔助氣流量0.8ml/min,霧化器流量0.55mL/min,氧氣流量30 mL/ min,功率1500 W,軸向觀測方式,觀測距離15.0 um,重復測量2次。

方法概要
樣品在壓力溶彈內(nèi)用過氧化氫和硝酸預處理成酸性水溶液，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-AES)測定試樣溶液中的元素含量。

意義和用途
鈣、鋅、鎂、硫、磷、鋇、硼、鋰、鈷等元素是潤滑油及潤滑油添加劑中的常見元素，其含量是表明潤滑油性質(zhì)的重要參數(shù)。本方法采用壓力溶彈法處理樣品，解決了干法灰化時易揮發(fā)性元素的損失問題，樣品處理過程簡便，可同時對多種元素進行可靠的測定。

儀器及試劑
ICP-6800S電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀
測定硫、磷時，需要用190nm以下的譜線，
要求儀器具有光路抽真空或驅(qū)氣功能。
壓力溶彈:容量為50mL，外簡為ICr18Ni9T不銹鋼材質(zhì)，內(nèi)杯為聚四氟乙烯材質(zhì)，推薦使用溫度為小于180℃。最高承載壓力5MPa。
移液管:1mL，5mL，10mL。
試劑純度:除特殊說明外，均應使用分析純試劑。若使用其他級別試劑，則以其純度不會降低測定準確度為準。
硝酸:優(yōu)級純。
鹽酸:優(yōu)級純。
過氧化氫(30%)。
水:符合GB/T 6682中三級水的要求。
標準貯備溶液:根據(jù)標準物質(zhì)配制方法自行配制或購買1000mg/L鈣、鋅、鎂、硫、磷、鋇、硼、鋰、鈷的單元素標準貯備溶液。
配制混合標準溶液(100mg/L):各取5mL鈣、鋅、鎂、磷、鋇、硼、鋰、鉆標準貯備溶液于一個50mL容量瓶中,用水稀釋到刻度。
配制混合標準工作曲線溶液(0mg/L，5mg/L，10mg/L和20mg/L):分別移取0mL，2.5mL，5mL,10ml混合標準溶液于四個50mL容量瓶中，各加入5mL硝酸，用水稀釋到刻度。
配制硫標準工作曲線溶液(20mg/L，50mg/L和200mg/L):分別移取1mL，2.5mL，10mL硫標準貯備溶液于三個50mL容量瓶中，各加入5mL硝酸,用水稀釋到刻度。
注:以上標準工作曲線溶液的濃度僅供用戶參考，用戶可根據(jù)儀器和樣品的實際情況進行適當?shù)恼{(diào)整。

樣品前處理方法
無機前處理法
使用較多，又較可靠的方法。缺點:樣品處理比較費時，易對樣品造成污染和損失，受人為影響較大。可分為:
灰化法，指稱取樣品(加灰化助劑、消泡劑等)于坩堝中，置于電爐上，在較低溫度下緩慢加熱焦化、炭化，最后經(jīng)過高溫(525±25℃)灼燒，直至剩余無機物。操作見GB/T5082。
濕法消解法，在灰化過程中使用硫酸、硝酸、高氯酸、過氧化氫等試劑。由于在相對較低的溫度下，且在液相中反應，揮發(fā)損失和吸附損失都較小。
萃取法，使用無機酸溶液作萃取劑，對油樣中金屬元察萃取分離。此種方法簡單、快速，是從大量油樣中分離出痕量金屬元察的比較理想的方法。通過加入氧化劑和硝酸后，把元素分離富集到水溶液中進行ICP測定。
高壓溶彈法，稱取少量樣品于專用的聚四氟乙烯瓶中,然后加入適量酸，使樣品在高壓下溶解。
微波消解法，稱取少量樣品于紺塌中，放進微波灰化爐，按階梯溫控程序升溫，先去除水分和易抨發(fā)性組分，接著升高溫度對樣品愛化,最后灰化成無機物。
有機樣品直接測定
將油樣直接進樣或與有機溶劑混合后(減小樣品和標液的粘度差異引起的基體效應)進行分析測定。應選用具有良好燃燒性、能產(chǎn)生穩(wěn)定火焰、粘度和表面張力小、沸點高等特點的有機溶劑與之混合稀釋。.常用甲苯、二甲苯、航煤等溶劑。

樣品前處理方法的比較
我們曾做過對比，干法灰化法和微波消解法處理的油品，其灰分含量符合再現(xiàn)性的要求。由于前者耙時長,干擾因親多，逐漸被微波法所取代，大大節(jié)省了時間。
濕法消解法，由于消化所用試劑量和樣品量較大，限制取樣量，操作時間較長，為此，應用較少。
蘋取法，由于油樣中金屬往往與有機物有締合作用，將其與有機母體完全分離并脫除不太容易，因此該法不如灰化法應用廣泛。
有機樣品直接進樣法，省去了無機前處理過程，大大節(jié)省了時間。但采用稀釋法時，溶劑的選擇受到了限制，需通過大量的實驗來論證(有機溶劑的選取、樣品的稀釋倍數(shù)、干擾效應、儀器各種參數(shù)等)。自前，潤滑油直按進樣做了報導，對汽油和燃料油的等產(chǎn)品尚在摸索階段。如時文中等人發(fā)表了ICP-AES有機進樣測定潤滑油中的微量元素;陳迎爵等人發(fā)表了使用過的潤滑油中添加劑、磨損和污染物元察的測定一ICP/AES有機溶劑稀釋法。

試驗步驟
本實驗樣品預處理采取壓力溶彈方法:準確稱取0.1 ~0.5g試樣(精確至0.1mg)于聚四氟乙烯杯內(nèi)，加人硝酸3mL，30%過氧化氫3mL，把聚四氟乙烯杯放入壓力溶彈外簡內(nèi)，擰緊螺栓，放入150℃±5℃的烘箱內(nèi)，恒溫5 ~ 6h,切斷電源，使壓力溶彈在烘箱內(nèi)自然冷卻至室溫。從烘箱內(nèi)取出壓力洛彈，將已處理好的試樣劑入25mL的容量瓶內(nèi)，聚四氟乙烯杯至少用水洗滌3次，洗滌液均倒入容量瓶，用水稀釋到刻度。
警告:壓力溶彈未冷卻至室溫前，溫度及內(nèi)部壓力均較高，不能從烘箱內(nèi)取出或擰開螺栓，否則可能會導致燙傷或酸灼傷。
測定元素及波長表

 依次吸入空白和標準工作曲線溶液,建立標準工作曲線。吸入待測試樣溶液,得到測定結(jié)果。

計算
試樣中各元素的含量C%(質(zhì)量分數(shù))按式(1)計算，精確至0.01 % :

式中;
C-—試樣中各元素的含量,%(質(zhì)量分數(shù));V稀釋體積,mL;
s——從標準工作曲線中讀出的試樣溶液中的元素濃度，mgL;
m——稱取試樣質(zhì)量,g。