專利名稱：微波消解icp-ms法測定石腦油中硅含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石腦油樣品的微波處理技術(shù)，具體地說，涉及微波消解ICP-MS法測定石腦油中硅含量的方法。

背景技術(shù)：
煉油廠進行石腦油加工過程中，硅含量過高易導致加氫精制催化劑中毒。因此石腦油中硅含量測定被列為煉油廠生產(chǎn)中的重要監(jiān)控對象。但是同類石腦油中硅含量的測定方法未見有相關(guān)文獻報導。
傳統(tǒng)的燃料油中硅含量測定的預處理方法是先將樣品加熱，用燃燒法除去可燃性物質(zhì)，在馬弗爐中灼燒24小時除碳，再加入四硼酸鋰/氟化鋰助熔劑后在馬弗爐繼續(xù)加熱，熔化殘余物，將熔化的混合物溶解于酸液中，最后定容。這種方法因其耗時、費力、溶劑用量大、樣品空白高及污染嚴重等缺陷，一直是制約整個測試過程的“瓶頸”。針對這些弊端，需要一種快速、準確、經(jīng)濟而且利于環(huán)保和人體健康的分析測試方法。
在檢測手段方面，電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)是一種多元素分析技術(shù)，具有極好的靈敏度和高效的樣品分析能力。ICP-MS儀器用等離子體(ICP)作為離子源，質(zhì)譜(MS)分析器檢測產(chǎn)生的離子。它可以同時測量周期表中大多數(shù)元素，測定分析物濃度可低至納克/升(ng/L)或千億分之幾(ppt)的水平。
張金生的《微波消解-分光光度法測定石油焦中硅》報導稱量0.05g石油焦樣品于消解罐中，加入2.5mL 68％硝酸后蓋上蓋，放入微波消解爐中，設(shè)定如下程序進行消解功率為425W，先將壓力設(shè)定為0.4MPa、5分鐘升溫，后壓力增加到0.4Mpa、保持5分鐘，再壓力增加到0.5Mpa、20分鐘升溫，壓力增加到0.6Mpa、繼續(xù)保持20分鐘，再壓力增加到0.7Mpa、又保持10分鐘。消解結(jié)束后，將其取出、冷卻，打開樣品罐將消解液轉(zhuǎn)移到50mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻，后取適量溶液于50mL容量瓶中，加入顯色劑、絡(luò)合劑等，用水稀釋定容，靜置15分鐘，待測。其缺點在于該微波消解過程中的壓力控制步驟復雜，消解時間較長，不太適合易燃易爆的輕質(zhì)石油產(chǎn)品的消解處理。
目前還沒有使用微波消解ICP-MS法測定石腦油中硅含量的報道，申請人經(jīng)過長期研究和努力，解決了石腦油中微量硅測定的“瓶頸”，是一種簡捷、快速而準確、安全的分析測試方法。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種微波消解ICP-MS法測定石腦油中硅含量的方法，實現(xiàn)了石腦油中硅含量的測定，不僅快速、準確，而且有利于環(huán)境保護和人體健康。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 微波消解ICP-MS法測定石腦油中硅含量的方法，包括以下步驟 1)稱取石腦油樣品置于微波消解罐內(nèi)，依次加入硝酸、過氧化氫和氫氟酸，蓋好蓋子，插入保護套中并放上安全彈簧片，壓緊整個消解罐，另取一干凈消解罐，依次加入硝酸、過氧化氫和氫氟酸制成空白樣品，然后將裝有樣品和空白樣品的消解罐都放入微波消解儀中； 2)消解程序啟動微波消解儀，打開程序控制系統(tǒng)，設(shè)定功率、升溫程序、恒溫時間、冷卻時間； 3)步驟2)消解程序結(jié)束后，待溫度顯示達到40℃以下則打開微波消解儀，取出消解罐，在電熱板上蒸至2mL，然后定容； 4)步驟3)得到的定容液在電感耦合等離子體質(zhì)譜儀上測得溶液中硅含量。
所述步驟1)中石腦油樣品為0.2～0.5g，65～68％硝酸6～8mL，30％過氧化氫1～2mL，40％氫氟酸0.01～0.2mL。
所述步驟2)中微波消解儀程序設(shè)定為功率800～1200W、升溫程序為5～15min升溫至190～220℃、5～25min恒溫，冷卻10min。
所述步驟3)中在電熱板上蒸至2mL，然后定容至10mL。
所述步驟4)中硅含量計算公式C＝(Ci-C0)×V/M 式中C-石腦油中硅元素的含量，μg/g Ci-硅元素在試液中的含量，μg/mL C0-硅元素在空白液中的含量，μg/mL V-試液的體積，mL M-稱取石腦油樣品的質(zhì)量，g 計算可得原石腦油中的硅含量。
本發(fā)明的有益效果是 (1)目前還沒有石腦油中硅含量測定的報道，本發(fā)明為煉油廠的生產(chǎn)裝置提供及時、準確的數(shù)據(jù)提供了分析方法，可產(chǎn)生較大的社會和經(jīng)濟效益； (2)本發(fā)明樣品處理時間短，將樣品處理時間由原來的2～3天縮短為僅需3～5小時，大大縮短了測定時間，提高了工作效率； (3)本發(fā)明避免了鍛燒過程中元素的損失，使測定結(jié)果更加準確； (4)本發(fā)明僅使用約10毫升的酸液，與傳統(tǒng)硅含量測定方法相比，大大減少了溶劑用量，有利于環(huán)境保護和人體健康； (5)本發(fā)明樣品處理步驟簡單，便于操作，便于溶液的酸度控制，降低了其他元素積的記憶干擾，減少了對ICP-MS的損傷，提高了實驗精密度； (6)本發(fā)明可適合于易燃易爆的輕質(zhì)石油產(chǎn)品的消解處理。



圖1是微波消解儀的過程曲線； 圖2是硅元素的ICP-MS標準曲線圖。

具體實施例方式 下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例1 油品中心檢驗室石腦油中硅含量的測定 1.實驗所用儀器及設(shè)備 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀美國Agilent公司7500a 微波消解儀意大利Milestone公司 超純水機上海優(yōu)普UPR-I-10T+UPT-II-10T組合型 電熱板(溫度范圍0～250℃) 電子天平(稱量范圍0.1mg～220g) 2.實驗所用試劑 超純水(自制) 30％過氧化氫(優(yōu)級純) 65％、68％硝酸(光譜純)，F(xiàn)luck公司 40％氫氟酸(分析純) 硅元素標準溶液1000mg/L上海晶純試劑廠 3.試驗步驟 3.1微波消解處理樣品 取0.2107g石腦油樣品于微波消解罐中，然后依次加入7mL 65％硝酸、1mL過氧化氫和0.05mL氫氟酸，裝配好消解罐，同時制備空白樣品，將微波消解罐置于微波消解儀中；開啟微波消解儀，將程序設(shè)定為功率1000W、溫度200℃，升溫程序為10分鐘升溫至200℃后，恒溫10分鐘，冷卻10分鐘；待消解完畢，溫度降至室溫時，取出消解罐，在電熱板上蒸至約2mL，最后10mL定容。
3.2電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的工作條件 發(fā)射功率1500W 采樣深度7.4mm 等離子氣體流量15L/min 載氣流量1.03L/min 補償氣流量0.14L/min 霧化室溫度2℃ 蠕動泵速率0.1mL/min 因等離子體質(zhì)譜分析中硅元素的常見質(zhì)量數(shù)有28和29，質(zhì)量數(shù)28易受到N2的干擾，故選29作為硅含量測定的特征質(zhì)量數(shù)。本發(fā)明所配硅標準溶液濃度分別為Si 0，0.100，0.200，0.500μg/mL。
3.3樣品測定 開啟電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)，待儀器點火完全穩(wěn)定好后，利用ICP-MS工作站軟件建立硅元素分析方法，分別測定所配標準溶液(Si 0，0.100，0.200，0.500μg/mL)，后進行數(shù)據(jù)分析，建立硅元素測定的標準曲線。然后依次進行樣品空白和待測樣品的測試。計算機數(shù)據(jù)處理后得到的測試結(jié)果為單位(μg/mL) 3.4結(jié)果計算 利用公式 C＝(Ci-C0)×10/M 式中C-樣品中元素的含量(μg/g) Ci-空白液中該元素的濃度(μg/mL) C0-樣品消解液中該元素的濃度(μg/mL) M-所稱取樣品的質(zhì)量(g) 通過計算可得樣品中元素硅的含量為8.068μg/g。
實施例2 油品中心檢驗室石腦油中硅含量 取0.3418g該石腦油樣品于微波消解罐中，然后依次加入6mL 68％硝酸、1mL過氧化氫和0.1mL氫氟酸，裝配好消解罐，同時制備空白樣品，將微波消解罐置于微波消解儀中；開啟微波消解儀，將程序設(shè)定為功率1200W、溫度220℃，升溫程序為15分鐘升溫至220℃后，恒溫5分鐘，冷卻10分鐘；待消解完畢，溫度降至室溫時，取出消解罐，在電熱板上蒸至約2mL，最后10mL定容。開啟ICP-MS，按上述儀器的工作條件設(shè)定儀器，并建立本樣品的分析方法。待儀器點火完全穩(wěn)定好后，利用ICP-MS工作站軟件建立硅元素分析方法，分別測定所配標準溶液(Si 0，0.100，0.200，0.500μg/mL)，后進行數(shù)據(jù)分析，建立硅元素測定的標準曲線。然后依次進行樣品空白和待測樣品的測試。計算機數(shù)據(jù)處理后得到的測試結(jié)果為單位(μg/mL) 利用公式C＝(Ci-C0)×10/M 式中 C-樣品中元素的含量(μg/g) Ci-空白液中該元素的濃度(μg/mL) C0-樣品消解液中該元素的濃度(μg/mL) M-所稱取樣品的質(zhì)量(g) 通過計算可得樣品中元素硅的含量為8.104μg/g。
實施例3 油品中心檢驗室石腦油1#、2#、3#中硅含量 分別稱取1#、2#、3#石腦油樣品0.2794克、0.3543克、0.4849克分別置于微波消解罐內(nèi)，然后依次加入8mL 65％硝酸、1mL過氧化氫和0.01mL氫氟酸，裝配好消解罐，同時制備空白樣品。將微波消解程序設(shè)定為功率800W、溫度210℃，10分鐘升溫至210℃、恒溫15分鐘，冷卻10分鐘。取出各消解罐至140℃電熱板上，將酸液趕至2mL，10mL定容。ICP-MS測試溶液中硅濃度為(單位μg/mL) 通過公式C＝(Ci-C0)×10/M，式中 C-樣品中元素的含量(μg/g) Ci-空白液中該元素的濃度(μg/mL) C0-樣品消解液中該元素的濃度(μg/mL) M-所稱取樣品的質(zhì)量(g) 計算得到各樣品中硅含量為(單位μg/g) 實施例4 煉油廠檢驗室石腦油中硅含量測定 分別稱取20#、21#、22#、23#、24#、25#石腦油樣品0.1938g、0.2658g、0.3002g、0.1910g、0.2730g和0.2409g分別置于六個微波消解罐內(nèi)，然后依次加入7mL 68％硝酸、2mL過氧化氫和0.2mL氫氟酸，裝配好消解罐，同時制備空白樣品。將微波消解程序設(shè)定為功率800W、5分鐘升溫至190℃、恒溫25分鐘，冷卻。取出各消解罐至140℃電熱板上將酸液趕至2mL，10mL定容。ICP-MS測試溶液中硅濃度為(單位μg/mL) 通過公式C＝(Ci-C0)×10/M，式中 C-樣品中元素的含量(μg/g) Ci-空白液中該元素的濃度(μg/mL) C0-樣品消解液中該元素的濃度(μg/mL) M-所稱取樣品的質(zhì)量(g) 計算得到各樣品中硅含量為(單位μg/g)
權(quán)利要求
1.微波消解ICP-MS法測定石腦油中硅含量的方法，其特征在于，包括以下步驟
1)稱取石腦油樣品置于微波消解罐內(nèi)，依次加入硝酸、過氧化氫和氫氟酸，蓋好蓋子，插入保護套中并放上安全彈簧片，壓緊整個消解罐，另取一干凈消解罐，依次加入硝酸、過氧化氫和氫氟酸制成空白樣品，然后將裝有樣品和空白樣品的消解罐都放入微波消解儀中；
2)消解程序啟動微波消解儀，打開程序控制系統(tǒng)，設(shè)定功率、升溫程序、恒溫時間、冷卻時間；
3)步驟2)消解程序結(jié)束后，待溫度顯示達到40℃以下則打開微波消解儀，取出消解罐，在電熱板上蒸發(fā)，然后定容；
4)步驟3)得到的定容液在電感耦合等離子體質(zhì)譜儀上測得溶液中硅含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波消解ICP-MS法測定石腦油中硅含量的方法，其特征在于，步驟1)中石腦油樣品為0.2～0.5g，65～68％硝酸6～8mL，30％過氧化氫1～2mL，40％氫氟酸0.01～0.2mL。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波消解ICP-MS法測定石腦油中硅含量的方法，其特征在于，步驟2)中微波消解儀程序設(shè)定為功率800～1200W、升溫程序為5～15min升溫至190～220℃、5～25min恒溫，冷卻10min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波消解ICP-MS法測定石腦油中硅含量的方法，其特征在于，步驟3)中在電熱板上蒸發(fā)至2mL，然后定容至10mL。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波消解ICP-MS法測定石腦油中硅含量的方法，將石腦油樣品置于微波消解罐內(nèi)，依次加入硝酸、過氧化氫和氫氟酸，蓋好蓋子，插入保護套中并放上安全彈簧片，壓緊整個消解罐，另取一干凈消解罐，依次加入硝酸、過氧化氫和氫氟酸制成空白樣品，然后將裝有樣品和空白樣品的消解罐都放入微波消解儀中，經(jīng)消解程序，在電熱板上蒸發(fā)，然后定容；定容液在電感耦合等離子體質(zhì)譜儀上測得溶液中硅含量。本發(fā)明樣品處理僅需3～5小時，大大縮短了測定時間，提高了工作效率；避免了鍛燒過程中元素的損失，使測定結(jié)果更加準確。
文檔編號G01N1/44GK101762632SQ20091021626
公開日2010年6月30日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者聞環(huán), 劉慧琴, 呂玉平, 楊明桂, 王希在 申請人:廣東省惠州市石油產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心