提高费托合成蜡中金属含量分析可靠性的研究

向晋红

(山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046100)

石油原料和产品中金属的存在并非所需，且对炼油工艺和产品应用不利。测定金属含量对于评估石油材料的加工性和产品质量非常重要。将费托合成蜡经加工精制后应用于雪佛龙加氢处理技术制基础油品时，为保证催化剂处于最佳性能，原料蜡中金属含量应控制到最低，所以对提高金属含量分析可靠性的研究具有重要意义。

本文针对采用可编程高温炉和电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP)湿法灰化测定金属含量的方法进行过程分析，旨在掌握影响金属含量分析准确性的各种因素，为提高分析可靠性提供理论基础[1]。

1 方法概述

将加热混合的称重样品转移到50 mL石英灰化容器内。加入硫酸，让样品在加热板上反应。反应结束后，将石英灰化容器放到可编程灰化炉内，启动灰化程序。灰化完成后，向石英灰化容器内加入盐酸和硝酸，并置于加热板上完成酸溶解。冷却后，将试液转移至容量瓶内定容。最后，采用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)分析样品溶液。

2 实验过程

2.1 样品制备

费托蜡主要为直链、饱和的高碳烷烃，形态坚硬且稳定。称重时，在80 ℃加热块中将样品瓶加热5 min～10 min，或直到样品变为流体或呈可混合状态。不要加热过度，如果样品瓶在加热块中的时间超过30 min，玻璃样品瓶可能裂开。有些样品如重蜡，如果在100 ℃不熔的话，最好是以固体形式转移。转移时应在各个部位进行采集并混合试样，保证样品具有代表性。分析要求最低可转移样品量是0.8 g，最佳样品量为3 g左右，但不应超过5 g，承装容器为干净的带盖石英坩埚。

加硫酸帮助有机材料溶解时，加入量应保证将蜡试样完全覆盖。并将其放在温度设定为250 ℃的加热板上。在进行酸消解时，应在良好的通风橱内进行，以便除去所有可能生成的酸蒸气。在石英坩埚上方应放置红外加热灯进行加热，保证得到更好的回流和酸冷凝。经4 h或更长的加热时间后，样品转化为黏稠的褐色液体时，关闭加热板和加热灯，让样品冷却至室温。

将石英坩埚放在可编程炉内进行灰化。灰化程序从室温开始，逐渐升温至160 ℃，保持90 min。继续升温，直到最终温度达到600 ℃，保持540 min。然后冷却到40 ℃，保持10 min。当灰化程序结束时，检查屏幕上的温度，确保取出石英容器前可编程马弗炉是室温。

无机灰分样品的溶解：加入10 mL痕量金属级盐酸溶液(1+1)，将样品放在设定300 ℃的加热板上，将温度缓慢升至300 ℃。达到温度后，让样品在加热板上微沸10 min。关闭加热板，让石英容器在加热板上冷却到室温。用少量超纯水冲洗冷却石英容器的上部和侧面，向石英容器内加超纯水至体积标线，轻轻转动容器内溶液，使样品溶液混合均匀。然后，将样品转移到定量玻璃容器中。

2.2 ICP分析

常规ICP分析步骤如下：

仪器检查：管道、雾化器、雾化室、火炬。

蠕动泵泵管：检查进液管和排液管的弹性状态，变形或弹性不佳时更换新管。检查蠕动泵是否可正常运转。

清洁雾化器：把雾化器置于装有硝酸溶液(3%)的烧杯中，在超声波浴中清洁15 min。用纯水彻底冲洗干净后晾干。

打开仪器，氩气吹扫光室时间不少于30 min，打开风机和水循环装置。进行点火操作，至少稳定10 min后可进入分析程序。

进行日常强度测试：确保Mg280/Mg285比率>7。

测试空白样：检查结果应是负数或者接近0.000。

测试校正标样：使用多元素金属标准品，配制校正标样，分别是校正空白样，和校正标样(1×10-6、5×10-6、10×10-6、15×10-6、25×10-6)。每个标样中应使用3%硝酸溶液定容至标线。校正标样的有效期限为配制日期起1个月。储备溶液一旦达到有效期即应舍弃。遵照仪器说明，进行校正标准品测试，检查校准曲线的线性度，相关系数R2>0.995。

测试质控样品：使用多元素金属标准品配制10×10-6标样，或者使用金属单元素标准品10×10-6进行测试，检查结果是否为10±X，X不超过1×10-6。

测试样品：先测试样品空白样，再测试样品。每个样品测定3次后，由ICP软件计算%RSD。RSD>10%的样品必须重新分析。

测试质控样品：使用多元素金属标准品配制10×10-6标样，或者使用金属单元素标准品10×10-6进行测试，检查结果是否为10±X，X不超过1×10-6。

关闭仪器。

2.3 数据处理

检查所有曲线并确保没有干扰，尽可能集中在图谱中心，而且背景没有干扰，检查每个元素报告曲线的分析精度RSD。

报告结果的时候要考虑LOQ，大于LAQ的结果可以安全地报告。如果结果小于LAQ，则应报告为

报告结果应保留三位有效数字。

3 可靠性措施

实验室必须确定其分析再现性和数据可靠性。从这个意义上讲，建议执行以下操作：

1) 样品应一式三份执行整个实验过程(湿消解—灰化—灰分溶解)，每批次应分析空白样品，样品量应尽量选取最佳值。

2) 在进行样品湿法消解过程中，应保证反应效果，温度不可过低，且应充分保证回流和酸冷凝效果，应在具有良好的通风橱内进行。

3) 密切监控空白样，校正标准样和ICV数值变化，差异明显时应检查排除故障。

4) 日常强度检查时，确保Mg280/Mg285比率>7。当比率>10时，仪器性能最佳，当比率<7时，应查找原因并排除，在排除之前不应进行样品分析。

5) 检测用超纯水，应现用现制。尽量减少水中钾、钙、钠、镁等金属离子对分析结果的影响。

6) 样品应在配制好后的8 h内在ICP上分析，以防发生变质。

4 结语

在进行金属含量分析时，应从样品制备(包括湿法消解、灰化、灰分溶解和转移定容)、仪器分析(仪器性能检测、标准品验证方法线性和质控样品的测定)方面进行严格的控制。分析用水对仪器检测限和测定结果有明显的影响，分析时应尽量现用现配。