CN101762632A

CN101762632A - 微波消解icp-ms法测定石脑油中硅含量的方法

Info

Publication number: CN101762632A
Application number: CN200910216267A
Authority: CN
Inventors: 闻环; 刘慧琴; 吕玉平; 杨明桂; 王希在
Original assignee: GUANGDONG HUIZHOU PETROLEUM PRODUCTS QUALITY SUPERVISION AND INSPECTION CENTRE
Current assignee: GUANGDONG HUIZHOU PETROLEUM PRODUCTS QUALITY SUPERVISION AND INSPECTION CENTRE
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2010-06-30

Abstract

本发明公开了一种微波消解ICP-MS法测定石脑油中硅含量的方法，将石脑油样品置于微波消解罐内，依次加入硝酸、过氧化氢和氢氟酸，盖好盖子，插入保护套中并放上安全弹簧片，压紧整个消解罐，另取一干净消解罐，依次加入硝酸、过氧化氢和氢氟酸制成空白样品，然后将装有样品和空白样品的消解罐都放入微波消解仪中，经消解程序，在电热板上蒸发，然后定容；定容液在电感耦合等离子体质谱仪上测得溶液中硅含量。本发明样品处理仅需3～5小时，大大缩短了测定时间，提高了工作效率；避免了锻烧过程中元素的损失，使测定结果更加准确。

Description

微波消解ICP-MS法测定石脑油中硅含量的方法

技术领域

本发明涉及石脑油样品的微波处理技术，具体地说，涉及微波消解ICP-MS法测定石脑油中硅含量的方法。

背景技术

炼油厂进行石脑油加工过程中，硅含量过高易导致加氢精制催化剂中毒。因此石脑油中硅含量测定被列为炼油厂生产中的重要监控对象。但是同类石脑油中硅含量的测定方法未见有相关文献报导。

传统的燃料油中硅含量测定的预处理方法是：先将样品加热，用燃烧法除去可燃性物质，在马弗炉中灼烧24小时除碳，再加入四硼酸锂/氟化锂助熔剂后在马弗炉继续加热，熔化残余物，将熔化的混合物溶解于酸液中，最后定容。这种方法因其耗时、费力、溶剂用量大、样品空白高及污染严重等缺陷，一直是制约整个测试过程的“瓶颈”。针对这些弊端，需要一种快速、准确、经济而且利于环保和人体健康的分析测试方法。

在检测手段方面，电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)是一种多元素分析技术，具有极好的灵敏度和高效的样品分析能力。ICP-MS仪器用等离子体(ICP)作为离子源，质谱(MS)分析器检测产生的离子。它可以同时测量周期表中大多数元素，测定分析物浓度可低至纳克/升(ng/L)或千亿分之几(ppt)的水平。

张金生的《微波消解-分光光度法测定石油焦中硅》报导：称量0.05g石油焦样品于消解罐中，加入2.5mL 68％硝酸后盖上盖，放入微波消解炉中，设定如下程序进行消解：功率为425W，先将压力设定为0.4MPa、5分钟升温，后压力增加到0.4Mpa、保持5分钟，再压力增加到0.5Mpa、20分钟升温，压力增加到0.6Mpa、继续保持20分钟，再压力增加到0.7Mpa、又保持10分钟。消解结束后，将其取出、冷却，打开样品罐将消解液转移到50mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀，后取适量溶液于50mL容量瓶中，加入显色剂、络合剂等，用水稀释定容，静置15分钟，待测。其缺点在于该微波消解过程中的压力控制步骤复杂，消解时间较长，不太适合易燃易爆的轻质石油产品的消解处理。

目前还没有使用微波消解ICP-MS法测定石脑油中硅含量的报道，申请人经过长期研究和努力，解决了石脑油中微量硅测定的“瓶颈”，是一种简捷、快速而准确、安全的分析测试方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种微波消解ICP-MS法测定石脑油中硅含量的方法，实现了石脑油中硅含量的测定，不仅快速、准确，而且有利于环境保护和人体健康。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

微波消解ICP-MS法测定石脑油中硅含量的方法，包括以下步骤：

1)称取石脑油样品置于微波消解罐内，依次加入硝酸、过氧化氢和氢氟酸，盖好盖子，插入保护套中并放上安全弹簧片，压紧整个消解罐，另取一干净消解罐，依次加入硝酸、过氧化氢和氢氟酸制成空白样品，然后将装有样品和空白样品的消解罐都放入微波消解仪中；

2)消解程序：启动微波消解仪，打开程序控制系统，设定功率、升温程序、恒温时间、冷却时间；

3)步骤2)消解程序结束后，待温度显示达到40℃以下则打开微波消解仪，取出消解罐，在电热板上蒸至2mL，然后定容；

4)步骤3)得到的定容液在电感耦合等离子体质谱仪上测得溶液中硅含量。

所述步骤1)中石脑油样品为0.2～0.5g，65～68％硝酸6～8mL，30％过氧化氢1～2mL，40％氢氟酸0.01～0.2mL。

所述步骤2)中微波消解仪程序设定为：功率800～1200W、升温程序为5～15min升温至190～220℃、5～25min恒温，冷却10min。

所述步骤3)中在电热板上蒸至2mL，然后定容至10mL。

所述步骤4)中硅含量计算公式：C＝(Ci-C0)×V/M

式中：C-石脑油中硅元素的含量，μg/g

Ci-硅元素在试液中的含量，μg/mL

C0-硅元素在空白液中的含量，μg/mL

V-试液的体积，mL

M-称取石脑油样品的质量，g

计算可得原石脑油中的硅含量。

本发明的有益效果是：

(1)目前还没有石脑油中硅含量测定的报道，本发明为炼油厂的生产装置提供及时、准确的数据提供了分析方法，可产生较大的社会和经济效益；

(2)本发明样品处理时间短，将样品处理时间由原来的2～3天缩短为仅需3～5小时，大大缩短了测定时间，提高了工作效率；

(3)本发明避免了锻烧过程中元素的损失，使测定结果更加准确；

(4)本发明仅使用约10毫升的酸液，与传统硅含量测定方法相比，大大减少了溶剂用量，有利于环境保护和人体健康；

(5)本发明样品处理步骤简单，便于操作，便于溶液的酸度控制，降低了其他元素积的记忆干扰，减少了对ICP-MS的损伤，提高了实验精密度；

(6)本发明可适合于易燃易爆的轻质石油产品的消解处理。

附图说明

图1是微波消解仪的过程曲线；

图2是硅元素的ICP-MS标准曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

油品中心检验室石脑油中硅含量的测定：

1.实验所用仪器及设备

电感耦合等离子体质谱仪美国Agilent公司7500a

微波消解仪意大利Milestone公司

超纯水机上海优普UPR-I-10T+UPT-II-10T组合型

电热板(温度范围0～250℃)

电子天平(称量范围0.1mg～220g)

2.实验所用试剂

超纯水(自制)

30％过氧化氢(优级纯)

65％、68％硝酸(光谱纯)，Fluck公司

40％氢氟酸(分析纯)

硅元素标准溶液1000mg/L上海晶纯试剂厂

3.试验步骤

3.1微波消解处理样品

取0.2107g石脑油样品于微波消解罐中，然后依次加入7mL 65％硝酸、1mL过氧化氢和0.05mL氢氟酸，装配好消解罐，同时制备空白样品，将微波消解罐置于微波消解仪中；开启微波消解仪，将程序设定为：功率1000W、温度200℃，升温程序为10分钟升温至200℃后，恒温10分钟，冷却10分钟；待消解完毕，温度降至室温时，取出消解罐，在电热板上蒸至约2mL，最后10mL定容。

3.2电感耦合等离子体质谱仪的工作条件

发射功率：1500W

采样深度：7.4mm

等离子气体流量：15L/min

载气流量：1.03L/min

补偿气流量：0.14L/min

雾化室温度：2℃

蠕动泵速率：0.1mL/min

因等离子体质谱分析中硅元素的常见质量数有28和29，质量数28易受到N₂的干扰，故选29作为硅含量测定的特征质量数。本发明所配硅标准溶液浓度分别为：Si 0，0.100，0.200，0.500μg/mL。

3.3样品测定

开启电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)，待仪器点火完全稳定好后，利用ICP-MS工作站软件建立硅元素分析方法，分别测定所配标准溶液(Si 0，0.100，0.200，0.500μg/mL)，后进行数据分析，建立硅元素测定的标准曲线。然后依次进行样品空白和待测样品的测试。计算机数据处理后得到的测试结果为：单位(μg/mL)

Si空白，μg/mL	Si浓度，μg/mL	RSD％
Si空白，μg/mL	Si浓度，μg/mL	RSD％	0.035	0.205	0.3945

3.4结果计算

利用公式：

C＝(Ci-C0)×10/M

式中：C-样品中元素的含量(μg/g)

Ci-空白液中该元素的浓度(μg/mL)

C0-样品消解液中该元素的浓度(μg/mL)

M-所称取样品的质量(g)

通过计算可得样品中元素硅的含量为8.068μg/g。

实施例2

油品中心检验室石脑油中硅含量：

取0.3418g该石脑油样品于微波消解罐中，然后依次加入6mL 68％硝酸、1mL过氧化氢和0.1mL氢氟酸，装配好消解罐，同时制备空白样品，将微波消解罐置于微波消解仪中；开启微波消解仪，将程序设定为：功率1200W、温度220℃，升温程序为15分钟升温至220℃后，恒温5分钟，冷却10分钟；待消解完毕，温度降至室温时，取出消解罐，在电热板上蒸至约2mL，最后10mL定容。开启ICP-MS，按上述仪器的工作条件设定仪器，并建立本样品的分析方法。待仪器点火完全稳定好后，利用ICP-MS工作站软件建立硅元素分析方法，分别测定所配标准溶液(Si 0，0.100，0.200，0.500μg/mL)，后进行数据分析，建立硅元素测定的标准曲线。然后依次进行样品空白和待测样品的测试。计算机数据处理后得到的测试结果为：单位(μg/mL)

Si空白，μg/mL	Si浓度，μg/mL	RSD％
Si空白，μg/mL	Si浓度，μg/mL	RSD％	0.039	0.316	0.8631

利用公式：C＝(Ci-C0)×10/M

式中：

C-样品中元素的含量(μg/g)

Ci-空白液中该元素的浓度(μg/mL)

C0-样品消解液中该元素的浓度(μg/mL)

M-所称取样品的质量(g)

通过计算可得样品中元素硅的含量为8.104μg/g。

实施例3

油品中心检验室石脑油1#、2#、3#中硅含量：

分别称取1#、2#、3#石脑油样品0.2794克、0.3543克、0.4849克分别置于微波消解罐内，然后依次加入8mL 65％硝酸、1mL过氧化氢和0.01mL氢氟酸，装配好消解罐，同时制备空白样品。将微波消解程序设定为：功率800W、温度210℃，10分钟升温至210℃、恒温15分钟，冷却10分钟。取出各消解罐至140℃电热板上，将酸液赶至2mL，10mL定容。ICP-MS测试溶液中硅浓度为：(单位μg/mL)

样品名称	空白	1#	2#	3#
样品名称	空白	1#	2#	3#	Si浓度	0.030	0.172	0.156	0.485

通过公式C＝(Ci-C0)×10/M，式中：

C-样品中元素的含量(μg/g)

Ci-空白液中该元素的浓度(μg/mL)

C0-样品消解液中该元素的浓度(μg/mL)

M-所称取样品的质量(g)

计算得到各样品中硅含量为：(单位μg/g)

样品名称	1#	2#	3#
样品名称	1#	2#	3#	Si含量	5.082	3.556	9.383

实施例4

炼油厂检验室石脑油中硅含量测定：

分别称取20#、21#、22#、23#、24#、25#石脑油样品0.1938g、0.2658g、0.3002g、0.1910g、0.2730g和0.2409g分别置于六个微波消解罐内，然后依次加入7mL 68％硝酸、2mL过氧化氢和0.2mL氢氟酸，装配好消解罐，同时制备空白样品。将微波消解程序设定为：功率800W、5分钟升温至190℃、恒温25分钟，冷却。取出各消解罐至140℃电热板上将酸液赶至2mL，10mL定容。ICP-MS测试溶液中硅浓度为：(单位μg/mL)

样品名称	空白	20#	21#	22#	23#	24#	25#
样品名称	空白	20#	21#	22#	23#	24#	25#	Si浓度	0.058	0.192	0.160	0.115	0.174	0.169	0.079

通过公式C＝(Ci-C0)×10/M，式中：

C-样品中元素的含量(μg/g)

Ci-空白液中该元素的浓度(μg/mL)

C0-样品消解液中该元素的浓度(μg/mL)

M-所称取样品的质量(g)

计算得到各样品中硅含量为：(单位μg/g)

样品名称	20#	21#	22#	23#	24#	25#
样品名称	20#	21#	22#	23#	24#	25#	Si含量	6.914	3.837	1.899	6.073	4.066	0.871

Claims

1.微波消解ICP-MS法测定石脑油中硅含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

3)步骤2)消解程序结束后，待温度显示达到40℃以下则打开微波消解仪，取出消解罐，在电热板上蒸发，然后定容；

2.根据权利要求1所述的微波消解ICP-MS法测定石脑油中硅含量的方法，其特征在于，步骤1)中石脑油样品为0.2～0.5g，65～68％硝酸6～8mL，30％过氧化氢1～2mL，40％氢氟酸0.01～0.2mL。

3.根据权利要求1所述的微波消解ICP-MS法测定石脑油中硅含量的方法，其特征在于，步骤2)中微波消解仪程序设定为：功率800～1200W、升温程序为5～15min升温至190～220℃、5～25min恒温，冷却10min。

4.根据权利要求1所述的微波消解ICP-MS法测定石脑油中硅含量的方法，其特征在于，步骤3)中在电热板上蒸发至2mL，然后定容至10mL。