石油中油溶性金属含量检测方案(ICP-AES)

应用简讯 Agilent能源化工Trusted Answers 使用 Agilent 5800 ICP-OES 直接分析石油中的油溶性金属含量 应用 Agilent 5800 ICP-OES直接检测5个产区的石油中的16种元素， 并用 Agilent Mass Profiler Professional 软件进行差异分析 作者 前言 欧阳昆，董硕飞安捷伦科技(中国)有限公司 北京，中国 由于原油中特定元素的含量对炼油工艺具有显著影响，石油中的一些金属和非金属元素的含量已成为石油行业中的常规检测项目。干灰化和酸消解方法是当前基于 ICP 技术分析石油中的痕量元素的常用方法，但该方法的样品前处理过程比较耗时。而采用有机溶剂稀释原油，然后将样品直接引入 ICP-OES/MS 系统进行检测，i可以减少样品前处理步骤，从而缩短分析时间。这对于需要快速响应和短周转时间的高通量实验室而言具有较高的应用价值。本研究开发出一种可靠的 ICP-OES 方法，适用于快速测定原油中的16种油溶性元素的浓度。 本研究采用 Agilent 5800 垂直双向观测 (VDV) ICP-OES 系统。其进样系统由玻璃同心雾化器、双通道玻璃旋流雾化室、1.4 mm 内径中心管炬管和耐腐蚀管路组成。在线加入钇作为内标。在优化了RF功率、等离子体气流量和雾化气流量后得到的仪器操作条件见表1。 将原油样品用邻二甲苯稀释，对1：5、1：10、1：20(w/w)等稀释比进行验证后，最终选择按1：10 (w/w)的比例稀释样品。 重复次数 3 泵速 12rpm 提升延时 12 s 读取时间 10 s RF 功率 1.4 kW 稳定时间 10s 观测方式 轴向 雾化气流量 0.5 L/min 冷却气流量 14 L/min 辅助气流量 1L/min 进样泵管 白/白1.02 mm ID Viton 氩氧混合气 20% 排液泵管 蓝/蓝1.65mm ID Viton 元素谱线和方法检测限(MDL)列于表2中，其中 MDL 按空白溶液(使用 Conostan 元素空白油(75 cSt) 进行基质匹配以获得恒定粘度)十次重复测定结果的3倍标准偏差乘以稀释倍数得到。本方法的 MDL，可以满足对于原油中油溶性金属元素检测的灵敏度需求。 表2.本方法分析的元素种类、谱线、方法检测限(MDL)、加标回收率和精密度(n=4) 元素 谱线(nm) MDL (mg/kg) 加标样品1 加标样品2 加标样品3 加标样品4 加标 2mg/kg 回收率 (%) RSD 加标 5mg/kg (%，n=4) 回收率 (%) RSD (%，n=4) 加标 2mg/kg )回收率(%) RSD (%，n=4) 加标 5 mg/kg 回收率((%) RSD (%，n=4) 加标 2mg/kg回收率(%) RSD(%，n=4) 加标 5mg/kg回收率(%) RSD(%，n=4) 回收率 加标 2 mg/kg(%，n=4) 回收率(%) RSD 加标 5 mg/kg (%，n=4)回收率 (%) RSD (%，n=4) Al 396.152 0.30 108 0.5 117 0.6 100 0.4 107 0.8 101 0.4 107 0.5 110 0.5 118 0.4 Ba 455.403 0.30 119 0.6 122 0.5 111 0.8 112 0.7 110 0.5 112 0.5 120 0.4 122 0.3 Ca 396.847 0.05 113 0.3 117 0.8 105 0.7 107 0.5 108 0.3 109 0.9 115 0.4 117 0.3 Cd 226.502 0.05 93 0.8 96 0.3 88 0.7 91 0.8 89 0.5 92 0.3 92 0.3 95 0.5 Cr 267.716 0.05 100 0.5 102 0.9 95 0.7 96 0.7 96 0.3 97 0.4 100 0.2 102 0.4 Cu 327.395 0.10 122 0.4 125 0.5 113 0.7 115 0.8 115 0.3 117 0.6 123 0.3 126 0.5 Fe 259.940 0.04 109 0.6 109 0.8 98 0.5 100 0.7 99 0.4 101 0.5 103 0.3 106 0.3 Mg 279.553 0.02 100 0.7 102 0.5 94 0.7 95 0.9 95 0.4 96 0.2 99 0.3 101 0.2 Mn 257.610 0.01 105 0.7 107 0.7 99 0.7 100 1.0 101 0.5 102 0.4 106 0.2 107 0.3 Na 588.995 1.00 113 0.7 123 0.4 101 0.8 108 0.6 105 0.3 109 0.6 115 0.7 122 0.5 Ni 221.648 0.08 94 0.5 96 0.9 90 0.5 92 0.6 92 0.3 94 0.4 92 0.1 95 0.6 Pb 220.353 0.28 94 0.8 96 0.4 89 0.8 91 0.5 89 0.4 92 0.5 92 0.2 95 0.3 Si 251.611 0.06 99 0.6 106 0.8 88 0.7 95 0.7 91 0.5 97 0.6 98 0.3 105 0.3 Ti 334.941 0.02 108 0.4 112 0.7 100 0.7 103 0.7 101 0.4 104 0.5 108 0.3 112 0.2 V 309.310 0.10 105 0.5 108 0.8 100 0.5 101 0.7 102 0.3 103 0.4 106 0.4 108 0.2 Zn 213.857 0.02 102 0.8 104 0.8 95 0.2 98 0.8 98 0.5 100 0.5 101 0.2 104 0.3 在加标回收实验中，向4个具有不同 API 度的原油样品中分别添加2 mg/kg 和 5 mg/kg 的 Conostan S-21+K 标准溶液，然后进样分析。所得结果列于表2中。从表中可以看出，在两种加标浓度下，4个加标样品中各元素的加标回收率处于88%-125%的范围内，表明该方法具有良好的准确度。此外，在4次平行测定中，各样品中所有元素测定结果的相对标准偏差 (RSD)均小于1%，表明该方法具有出色的精密度。 利用本文所述的方法对来自中国、俄罗斯、巴西、中亚地区和中东地区等5个产区的15个石油样品中的16种元素含量进行分析，并将结果导入 Agilent Mass Profiler Professional (MPP) 软件中，进行数据主成分分析 (PCA)。三维 PCA 评分结果如图1所示。从中可以看出，原油样品中的元素含量存在显著的地域性差异。其中V、Ni、Si、Fe、Pb 的含量是产生差异的主要的因素。 小结 本研究开发出用邻二甲苯 1：10 (w/w) 稀释石油样品，直接上机用ICP-OES 快速分析其中16种油溶性元素的方法。该方法的 MDL和精密度可以满足对于原油中这些油溶性元素检测的要求。简便的样品前处理方法，使得分析时间减少，增加了实验室检测通量。 查找当地的安捷伦客户中心： www.agilent.com/chem/contactus-cn 免费专线： 800-820-3278，400-820-3278(手机用户) 联系我们： LSCA-China_800@agilent.com 在线询价： www.agilent.com/chem/erfq-cn www.agilent.com 安捷伦对本资料可能存在的错误或由于提供、展示或使用本资料所造成的间接损失不承担任何责任。 ( ◎安捷伦科技(中国)有限公司，2021 ) 本研究开发出用邻二甲苯 1:10 (w/w) 稀释石油样品，直接上机用ICP-OES 快速分析其中 16 种油溶性元素的方法。该方法的 MDL 和精密度可以满足对于原油中这些油溶性元素检测的要求。