CN110568054A - 微波消解icp-ms分析原油中稀土元素含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波消解ICP‑MS分析原油中稀土元素含量的方法，属于原油中稀土元素含量检测领域，具体包括如下步骤：采用分散剂溶解原油样品，使得原油中所有组分均匀分布；配置样品消化液；配置测试用标准溶液；配置内标溶液；检测原油中稀土元素的含量。本发明采用分散剂溶解原油样品，使得原油中所有组分均匀分布，然后通过硝酸‑双氧水消化体系，在高温高压下将样品消化完全，具有试剂用量小，消化时间短，杂志干扰小，操作简便，重复性好等特点。

Description

微波消解ICP-MS分析原油中稀土元素含量的方法

技术领域

本发明属于原油中稀土元素含量检测领域，具体涉及一种微波消解ICP-MS分析原油中稀土元素含量的方法。

背景技术

原油的主要成分是有机物质，此外还广泛存在着一些无机物，即多种微量金属元素。随着研究的深入，微量金属元素在石油中的赋存状态、丰度及原油地球化学的研究已引起了研究者的关注，在原油评价、环境科学等研究领域有着重要的意义。在不同产地的原油中，金属元素的种类、数量各不相同，主要取决于特殊的环境条件和油的演化阶段，并且原油从产地向更广泛的自然界渗透，其所含金属的多项指标基本保持不变，因此原油中的金属元素种类及含量具有一定的特征性，不同原油中痕量金属的种类和含量存在很大差异。

近年来，国内外开展了一些原油中金属元素的指纹研究。如刘晓星等结合正构烷烃、多环芳烃(PAHs)、石油卟啉以及镍钒比(Ni/V)进行了对比分析，将其特征参数统合在一起构成原油的化学指纹。李景喜，陈发荣等采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法对原油及风化样品中多种微量金属元素进行检测，最后以Ni/V与Fe/V比值为变量对国内外原油进行聚类分析。国外也曾报道利用原油样品中的V/Ni的比值作为参数，考察了不同地区原油的属性，Spoots尝试采用跟踪金属镍、铁、铜、锰、铬等组分的方法，对14种轻质燃料油进行溢油指纹检测，其结果与采用有机法进行指纹检测的结果相一致。

国内外对原油中金属元素分布的报道多是对Cu、Fe、V、Ni、Al、Ca、Zn、Pb、Co、Mg等微量金属的检测，鲜有针对原油中稀土元素分布的研究报道。化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的元素—钇(Y)和钪(Sc)共17种元素，称为稀土元素。国内仅李剑昌采用ICP-MS对原油中超痕量稀土元素进行了测定，分析了不同地区原油样品，研究表明原油的稀土模式与油源地某些岩石特征相似。国外有少量ICP-MS测定原油中稀土元素的报道，多是围绕原油前处理方法的研究，如采用微波消解结合紫外辐射(MW–UV)、中子活化分析(NAA)法及高效微波辅助结合消化原位紫外辐射消解原油，再通过超声雾化-ICP-MS测定其中的稀土元素。上述方法的样品前处理较为复杂，费时费力，而且存在光谱干扰或者元素干扰等缺陷。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种微波消解ICP-MS分析原油中稀土元素含量的方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

微波消解ICP-MS(Inductively coupled plasma mass spectrometry，电感耦合等离子体质谱)分析原油中稀土元素含量的方法，具体包括如下步骤：

步骤1：采用分散剂溶解原油样品，使得原油中所有组分均匀分布；

步骤2：配置样品消化液，具体包括如下步骤：

步骤2.1：量取原油样品0.5～1.0mL，置于110mL聚四氟乙烯消解罐内；

步骤2.2：加入7～15mL、浓度为68％的硝酸，盖好盖子，于100℃、0.6MPa下，加热12min，然后取出消解罐，冷却至室温；

步骤2.3：加入2.5mL、浓度为30％的H₂O₂，重新盖好盖子，于150℃、0.6MPa下，加热25min；然后，于200℃、0.8MPa下，加热25min；最后，于250℃、1.0MPa下，加热30min；

步骤2.4：消解结束后，打开罐盖，于120℃电加热板上赶酸处理，溶液近干时，用超纯水定容至15mL，得到样品消化液；

步骤3：配置测试用标准溶液，具体包括如下步骤：

步骤3.1：取浓度为1.0mg/mL的Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的混标溶液，用2％硝酸溶液逐级稀释，获得浓度为1.0mg/L的稀土元素溶液；

步骤3.2：分别取出0uL、10uL、20uL、50uL、100uL、200uL和500uL的浓度为1.0mg/L的稀土元素溶液，置于10mL容量瓶中，用浓度5％硝酸溶液分别稀释成标准序列，获得0uL、10uL、20uL、50uL、100uL、200uL和500uL的标准序列，其中各元素的含量分别对应为0ug/L、1ug/L、2ug/L、5ug/L、10ug/L、20ug/L、50ug/L；

步骤4：配置内标溶液，具体包括如下步骤：

步骤4.1：准确称取浓度为1.0mg/mL的Rh标准溶液100uL的，置于100mL容量瓶中；

步骤4.2：用浓度5％硝酸溶液稀释成浓度为1.0mg/L的内标溶液；

步骤5：检测原油中稀土元素的含量，具体包括如下步骤：

步骤5.1：设置包括射频功率、雾化器流量、辅助器流量、等离子气流量和蠕动泵泵速在内的参数；

步骤5.2：用两支泵管，分别将步骤4得到的内标溶液与步骤3得到的标准序列溶液注入雾化室，仪器中选择Rh103作为内标元素进行测定；

步骤5.3：根据测定结果，自动绘制各元素的标准曲线，得到样品中待测元素的含量，完成测试。

优选地，步骤2中的分散剂为氯仿、一二二氯乙烷、苯乙烯、二硫化碳、二乙烯基苯中的任意一种。

优选地，步骤5.1中，设置参数如下：

射频功率设置为1350W，雾化器流量设置为0.6L/min，辅助器流量设置为1.50L/min，等离子气流量设置为15.0L/min，蠕动泵泵速设置为20rpm，积分时间设置为10s，重复测试次数设置为3次。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明采用分散剂溶解原油样品，使得原油中所有组分均匀分布，然后通过硝酸-双氧水消化体系，在高温高压下将样品消化完全，具有试剂用量小、消化时间短、杂质干扰小、操作简便、重复性好、容器吸附小、检出限低等特点。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

一种微波消解ICP-MS分析原油中稀土元素含量的方法，其流程如图1所示；具体包括如下步骤：

步骤1：量取25mL沙特原油样品，置于200mL烧杯中，加入50mL氯仿溶解样品，使样品完全分散。

步骤2：配置样品消化液；

量取0.5mL氯仿溶解后的样品，置于110mL聚四氟乙烯消解罐内，加入浓度为68％的硝酸10mL，盖好盖子，于100℃、0.6MPa下，加热12min，然后取出消解罐；冷却至室温后，加入2.5mL30％H₂O₂，重新盖好盖子，于150℃、0.6MPa下，加热25min，然后于200℃、0.8MPa下，加热25min；最后，于250℃、1.0MPa下，加热30min；消解结束后，打开罐盖，于120℃电加热板上赶酸处理，溶液近干时，用超纯水定容至15mL，得到样品消化液；

步骤3：配置测试用标准溶液；

采用PE公司生产的浓度为1.0mg/mL的Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的混标溶液，用2％硝酸溶液逐级稀释，获得浓度为1.0mg/L的稀土元素溶液；分别取出0uL、10uL、20uL、50uL、100uL、200uL和500uL的浓度为1.0mg/L的稀土元素溶液，分别置于10mL容量瓶中，用浓度2％硝酸溶液分别稀释成标准序列，获得0uL、10uL、20uL、50uL、100uL、200uL和500uL的标准序列，其中各元素的含量分别对应为0ug/L、1ug/L、2ug/L、5ug/L、10ug/L、20ug/L、50ug/L；

步骤4：配置内标溶液；

准确称取浓度为1.0mg/mL的Rh标准溶液100uL，置于100mL容量瓶中，用浓度5％硝酸溶液稀释成浓度为1.0mg/L的内标溶液；

步骤5：检测原油中稀土元素的含量；

将测试仪器的射频功率设置为1350W，雾化器流量设置为0.6L/min，辅助器流量设置为1.50L/min，等离子气流量设置为15.0L/min，蠕动泵泵速设置为20rpm，积分时间设置为10s，重复测试次数设置为3次；用两支泵管分别将步骤4得到的内标溶液与步骤3得到的标准序列溶液注入雾化室，仪器中选择Rh103作为内标元素进行测定。根据测定结果，自动绘制各元素的标准曲线，得到样品中待测元素的含量。

在本测试方法中，样品回收率达到99.1％。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.微波消解ICP-MS分析原油中稀土元素含量的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1：采用分散剂溶解原油样品，使得原油中所有组分均匀分布；

步骤2：配置样品消化液，具体包括如下步骤：

步骤2.1：量取原油样品0.5～1.0mL，置于110mL聚四氟乙烯消解罐内；

步骤2.2：加入7～15mL、浓度为68％的硝酸，盖好盖子，于100℃、0.6MPa下，加热12min，然后取出消解罐，冷却至室温；

步骤2.3：加入2.5mL、浓度为30％的H₂O₂，重新盖好盖子，于150℃、0.6MPa下，加热25min；然后，于200℃、0.8MPa下，加热25min；最后，于250℃、1.0MPa下，加热30min；

步骤2.4：消解结束后，打开罐盖，于120℃电加热板上赶酸处理，溶液近干时，用超纯水定容至15mL，得到样品消化液；

步骤3：配置测试用标准溶液，具体包括如下步骤：

步骤3.1：取浓度为1.0mg/mL的Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的混标溶液，用2％硝酸溶液逐级稀释，获得浓度为1.0mg/L的稀土元素溶液；

步骤3.2：分别取出0uL、10uL、20uL、50uL、100uL、200uL和500uL的浓度为1.0mg/L的稀土元素溶液，置于10mL容量瓶中，用浓度5％硝酸溶液分别稀释成标准序列，获得0uL、10uL、20uL、50uL、100uL、200uL和500uL的标准序列，其中各元素的含量分别对应为0ug/L、1ug/L、2ug/L、5ug/L、10ug/L、20ug/L、50ug/L；

步骤4：配置内标溶液，具体包括如下步骤：

步骤4.1：准确称取浓度为1.0mg/mL的Rh标准溶液100uL的，置于100mL容量瓶中；

步骤4.2：用浓度5％硝酸溶液稀释成浓度为1.0mg/L的内标溶液；

步骤5：检测原油中稀土元素的含量，具体包括如下步骤：

步骤5.1：设置包括射频功率、雾化器流量、辅助器流量、等离子气流量和蠕动泵泵速在内的参数；

步骤5.2：用两支泵管，分别将步骤4得到的内标溶液与步骤3得到的标准序列溶液注入雾化室，仪器中选择Rh103作为内标元素进行测定；

步骤5.3：根据测定结果，自动绘制各元素的标准曲线，得到样品中待测元素的含量，完成测试。

2.根据权利要求1所述的微波消解ICP-MS分析原油中稀土元素含量的方法，其特征在于：步骤2中的分散剂为氯仿、一二二氯乙烷、苯乙烯、二硫化碳、二乙烯基苯中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的微波消解ICP-MS分析原油中稀土元素含量的方法，其特征在于：步骤5.1中，设置参数如下：

射频功率设置为1350W，雾化器流量设置为0.6L/min，辅助器流量设置为1.50L/min，等离子气流量设置为15.0L/min，蠕动泵泵速设置为20rpm，积分时间设置为10s，重复测试次数设置为3次。