應(yīng)用微波消解法檢測地溝油中金屬元素的含量

摘要：應(yīng)用微波消解法對地溝油樣品進行了處理。用硝酸—雙氧水氧化試劑和ICP-AES法測定樣 品中的鐵、鈣、鈉、鎂、鋅、鋁等微量金屬元素�？疾炝宋⒉ㄏ�解酸的種類和用量，并進行精密度和準(zhǔn)確度實驗，各元素的回收率均高于97%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于2%。

關(guān)鍵詞：微波消解法；檢測；地溝油；金屬元素

地溝油用于生產(chǎn)生物柴油，利用微酸性催化 技術(shù)或金屬鹽處理技術(shù)，可降低生物柴油的生產(chǎn)成本，使得生物柴油從實驗室走向了生產(chǎn)企業(yè)。地溝油中會有金屬沉積。金屬含量過高可以造成 催化劑中毒，從而使催化劑的使用壽命縮短，影響 裝置的平穩(wěn)運行；同時，過高的金屬還會腐蝕設(shè)備，影響加工工藝，因而準(zhǔn)確測定地溝油中的金屬 含量，對有效生產(chǎn)生物柴油有很大的指導(dǎo)作用。 目前的地溝油中金屬含量的測定一般采用光 譜法：等離子發(fā)射光譜法、等離子體質(zhì)譜法和原子吸收光譜法。等離子體質(zhì)譜法雖然快速，但儀器較昂貴；原子吸收光譜法單元素測定，時間較 長；等離子發(fā)射光譜法具有多元素同時測定，線形范圍寬等優(yōu)點而得到普及。 傳統(tǒng)的油品處理方法是干法灰化—酸溶解和 高壓密閉消解。該方法的優(yōu)點是設(shè)備簡單，分解能力強；缺點是操作復(fù)雜，耗時長，試劑用量大，勞動強度大，空白值高。而微波消解樣品是在密閉容器內(nèi)進行，樣品無損失，消解速度快。

實驗部分
儀器及工作條件
全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀；測試條件見表1。


試劑及材料
硝酸：電子級，65%；
鹽酸：電子級，37%；
鐵、鈣、 鈉、鎂、鋅、鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 000 μg/mL，使用時稀釋至 50 μg/mL備用；
雙氧水：優(yōu)級純，30%；
去離子水。

實驗步驟
樣品預(yù)處理 準(zhǔn)確稱取地溝油樣品0. 3 g于消解罐中，加入濃硝酸10 mL，雙氧水 2 mL ，蓋好外扣蓋并擰緊。把樣品放在樣罐架上，按最佳消解程序進行程序設(shè)定，并消解樣品。結(jié)束后取出樣品罐，冷卻至室溫，在通風(fēng)柜內(nèi)打開樣品罐，將消解液轉(zhuǎn)入50mL燒杯中，在電熱板上加熱除去殘 余的酸，冷卻后轉(zhuǎn)移入25 mL容量瓶中，定容至刻度，待測定。按上述條件同時做空白實驗。

標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的配制 分別取50 μg/mL鐵、鈣、鈉、鎂、鋅、鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液0、1、2、4、5 mL于25 mL 容量瓶中，定容至刻度，鐵、鈣、鈉、鎂、鋅、鋁的標(biāo)準(zhǔn)系列為 0、2、4、8、10 μg/mL，按選定好的工作條件進行測定，在測定標(biāo)準(zhǔn)系列后立即測定試液中 鐵、鈣、鈉、鎂、鋅、鋁的含量。

結(jié)果與討論
微波消解條件的考察
微波消解樣品量的確定 由于地溝油樣品 為有機物，如稱樣量太多，在消解過程中會產(chǎn)生大量的氣體，使消解罐中的壓力瞬時增大，反應(yīng)過于 劇烈，容易反應(yīng)失控，產(chǎn)生不安全因素；但稱樣量太少，會影響某些元素測定的準(zhǔn)確度。因此，密閉 微波消解有機樣品稱樣量一般應(yīng)限制在0.5 g以下。經(jīng)過大量實驗發(fā)現(xiàn)，如果稱樣量控制在0.3g左右，既可達(dá)到安全消解的目的，又可滿足測定準(zhǔn)確度的要求。

微波消解酸種類和用量的考察 消解有機 物一般用 HNO₃和 H₂SO₄，分別采用了 HNO₃-H₂O₂ 和 H ₂SO₄-H₂O₂ 消解樣品，均能消解完全，考慮H₂SO₄的粘度較大，會引入較大的背景，因此實驗選用68％的HNO₃和30％ 的H₂O₂作為消解酸。
HNO₃和 H₂O₂加人量分別按：（5+1）mL，（5+2）mL，（10+1）mL，（10+2）mL，（15+1）mL，（15+2）mL 量進行。實驗發(fā)現(xiàn)，只有加人量為（10+2）mL時的 消解效果最好，消解液均為淺黃色透明液，其它溶液分別呈深黃色渾濁或黃色渾濁溶液。因此，實驗選 用的消解酸用量為10 mL的HNO₃和2 mL的H₂O₂。

微波消解程序的考察 對微波消解功率、溫 度和消解時間進行了考察，選擇的原則是：微波功 率和消解溫度盡可能低，消解時間盡可能短。但實 驗發(fā)現(xiàn)，溫度低，消解時間太長；功率設(shè)置太低，消 解后溶液不夠澄清，消解不完全。為了避免消解時 反應(yīng)過于激烈，壓力瞬間過高，采用分段升溫方式， 通過大量的實驗得到最佳微波消解程序見表2。

重復(fù)性試驗
用同一樣品，由同一操作人員，在同一臺儀器上，在不同時間里做6套試驗，每套重復(fù)測定5次， 測定的平均值和偏差見表3。由表3可見，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于2%。

準(zhǔn)確度試驗
加入回收試驗 為了證實該方法的可靠性，稱取同一樣品4份各0.3 g于石英坩堝內(nèi)，在其中3 份中加入不同量的鐵、鈣、鈉、鎂、鋅、鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液， 按處理樣品定容25 mL容量瓶中，按規(guī)定的測定條 件，測定各元素的含量，回收率結(jié)果見表4。


由表4可見各元素回收率在97%~103%之間。
對比實驗 為了驗證結(jié)果的準(zhǔn)確度，用實際 樣品進行該方法（ICP）與采用干法灰化原子吸收 光譜法（AAS）的對比實驗，結(jié)果見表5。

由表5可見，2種方法的測定結(jié)果基本一致，證 明該方法測定結(jié)果可靠。

檢測限實驗 用10次平行測定空白溶液的濃度，按3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差得出的檢測限見表6。 由表6可見，該方法測定各元素的檢測限均小 于0.01μg/mL。

結(jié)論
（1）采用微波消解法處理地溝油樣品，消解速度快，樣品消解完全，污染少，回收率高，易控制。
（2）用等離子發(fā)射光譜法測定地溝油中鐵、 鈣、鈉、鎂、鋅、鋁含量，可以獲得比較滿意的結(jié)果， 該方法操作簡便、快速、準(zhǔn)確、測定各元素的回收 率在97%~103%之間。
（3）該方法是測定地溝油中鐵、鈣、鈉、鎂、鋅、 鋁比較理想的方法，可推廣應(yīng)用。