论石油产品中元素的分析方法

关宇（中国石油大庆炼化公司，黑龙江 大庆 163411）

石油产品，主要是指采用石油及其中某部分作为基本原料，经物理、化学方法所制成的各类产品，其中所含元素主要是碳、氢，碳含量通常在83-87%之间，此外，还包括多以化合物的形式存在的少量O、N、S及微量Cl、Ni、K、Fe、As、V、Na、Si、Ca、Mg等元素。以下具体针对石油产品的元素分析方法进行探讨。

1 原子吸收法

该法简称AAS，主要是以一定波长的共振线作为基本辖射源，经被测样品所生成基态原子蒸气对于该波长共振线的吸收强度，对石油产品中某元素的浓度进行定量。该方法可对包括Ca、Cu、As、P、Cd、Zn、Al、Hg、Pb、Fe等在内的70多种元素进行分析，具有快速、简便、灵敏性高、准确可靠等优点，特别是在成品油的微量金属元素分析中，现多使用此方法。

2 电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICPAES）

原子发射光谱法（AES）是通过样品受激发之后所发出光谱强度与波长情况，对样品加以定性与定量的方法。当前，AES主要采用ICP作为光源，由于等离子体高温有效去除了火焰中可能存在的诸多干扰，且多数元素均易受ICP激发，因而对于难激发或难熔性元素均适用。该方法具有检出限低、多元素同时分析、精确性高、分析范围广、速度快等优点，因而已经成为石油产品元素分析中应用最为广泛的元素分析方法之一。

3 电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）

该方法是采用等离子体作为离子源的质谱分析技术，其所采用电离源为ICP，和AES所采用ICP相同，主要对石油产品中所含的化学元素，特别是金属元素加以分析和检测。该方法检测限低，可达PPT级，而且具有灵敏性高、扫描快速、干扰少、应用广、可分析同位素等诸多优点，并成为公认的最为有效的痕量元素分析技术。

4 X射线分析法

该技术中，应用最为广泛的当属X射线荧光光谱法。该方法采用初级X射线，激发试样原子内层电子，继而产生次级X射线作为荧光X射线，通过测量荧光X射线波长强度，实现所含元素的定性与定量分析。该方法可以对周期表中从第5号元素到92号元素之间所有元素进行检测和分析，且谱线易于识别，不会对试样造成破坏，分析检测速度快、灵敏度高。

5 容量法

该方法在石油产品元素分析中的应用也较多，主要对试样中所含P、K、Na、Ca、Mg、Si、As、Cl等元素进行测定。主要是采用已知浓度溶液加到待测试样中，直至化学反应结束，依据所使用试剂的量及其浓度，获得试样中所含待测元素的含量。例如，可采用该方法对含添加剂润滑油中的Ca、Zn、Ba等元素的含量进行测定和分析。

6 荧光分析法

该方法主要包括分子和原子荧光分析法两种方法，其中，前者不能同时测定多个元素，因而分析效率不高。原子荧光法采用的是线光源、连续光源等将试样原子激发至较高能级，通过对电子返回基态时发射荧光辖射进行检测，实现对试样元素的分析。该方法光谱简单，无需单色器，检出限和原子吸收法相当，可用于多元素同时分析，但就某类试样中，由于荧光淬灭会导致该方法的灵敏度大幅降低。虽然如此，该方法仍具有十分广泛的应用，现行国家标准中，汽、柴油和润滑油中的硫含量分析采用的紫外荧光硫法就属于此种方法。

7 结语

7.1 在检测能力方面，容量法虽简单、易行，但灵敏度不高，且易受干扰、污染严重。为此，已逐步被AAS、ICP-AES、ICPMS等分析方法所替代。ICP-AES检测为光学光谱，线性动态氛围超过了106，具有很强的抗盐份能力，可对痕量元素进行分析。ICP-MS所分析为离子质谱，还可对同位素进行分析，线性动态范围超过105，若预富集可使其线性动态范围扩展到108级。AAS所分析的主要是原子光谱，其中，石墨炉AAS检出限在1-10ppb之间。X射线分析法检出限低，但不适用于进行轻元素的分析，对样品依赖性强。原子荧光分析法的检测限低至10-2-10-3ng/mL，适用于石油产品中硫含量的分析。

7.2 元素分析方面，ICP-AES、ICP-MS、X射线分析法、原子荧光分析法均可同时对多元素进行分析。AAS会受到光源限制，因而检测效率较低。

7.3 就干扰而言，AAS测定易受干扰，常需加入抑制剂用来消除干扰因素的影响。ICP-AES测量时，电离干扰均可忽略。

7.4 就应用而言，ICP-AES应用最为成熟，ICP-MS操作复杂，需技术成熟的人员操作和研究，AAS常规工作虽简单，但制定方法复杂，需要熟练的技术。荧光分析法和X射线分析法操作简便，前者适用于现场分析，采用便携式荧光分析仪即可进行检测，十分方便。总而言之，ICP-AES属于当前最准确、快捷的元素分析法，在石油产品元素分析中具有广泛的应用前景。

[1]时文中,王文豪,张昕,等.ICP-AES有机进样测定润滑油中的微量元素[J].河南科学,2012,22（3）：341-344.

[2]陈迎霞,范军,胡鹏程.使用过的润滑油中添加剂、磨损和污染物元素的测定——ICP/AES有机溶剂稀释法[J].光谱仪器与分析,2011,11（9）：124-127.