КАЛИБРОВКА МОДЕЛИ Avio 200 Perkin Elmer С ИНДУКЦИОННОЙ ПЛАЗМОЙ С АТОМНО-ЭМИССИОННЫМ СПЕКТРОМЕТРОМ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В БЕНЗИНОВОМ ТОПЛИВЕ

АННОТАЦИЯ

С помощью этой калибровочной подготовки показан процесс калибровочной подготовки бензиновой фракции, выделенной из нефтяных фракций для проведения атомно-эмиссионного спектрометрического индукционно-плазменного анализа. В качестве стандартных образцов использовалось 125 мл продукта Perkin Elmer с концентрацией 1000 частей на миллион.

ABSTRACT

With the help of this calibration preparation, the process of calibration preparation of a gasoline fraction isolated from petroleum fractions for atomic emission spectrometric induction plasma analysis is shown. 125 ml of Perkin Elmer product with a concentration of 1000 parts per million was used as standard samples.

Ключевые слова: Индуктивно-плазмой, оптико-эмиссион, система Avio® 200 PerkinElmer, Syngistix, Nebulizer.

Keywords: Inductive plasma, optical emission, Avio® 200 system PerkinElmer, Syngistix, Nebulizer

Одним из самых распространенных, чувствительных и экспрессных методов определения примесных элементов в нефтепродуктах служит атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно-связанной плазмой (АЭС ИСП). Методики, описанные в нормативных документах и исследовательских работах, можно разделить на две основные группы. Согласно методикам первой группы, анализ проводят после предварительного разрушения органической матрицы. Методики второй группы подразумевают прямой ввод органической пробы, при необходимости разбавленной органическими растворителями, непосредственно в плазму [1].

Второй подход выглядит значительно более привлекательным и имеет целый ряд преимуществ: время пробоподготовки сокращается до минимума, исчезает опасность потери части элементов при разложении, значительно уменьшается вероятность загрязнения пробы из таких источников, как посуда, кислоты, атмосфера и др. Вместе с тем прямой анализ нефтепродуктов и топлив методом оптико-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-ОЭС) имеет ряд ограничений, затрудняющих его реализацию.

Поверхностное натяжение, плотность, скорость испарения и давление насыщенного пара топлива или органического растворителя отличаются от аналогичных характеристик неорганических соединений и тем более водных растворов, которые представляют собой идеальные объекты для ввода в ИСП. При использовании органических основ могут существенно изменяться параметры плазмы, которая может "перенасытиться" образцом. Из-за поступления в плазму чрезмерного количества образца потери энергии могут стать слишком большими, что приведет к снижению температуры плазмы и даже ее гашению [2]. Также возможно осаждение углерода на узлах системы ввода пробы в ходе анализа, вследствие чего подача анализируемой пробы в плазму может частично или полностью прекратиться. Последнее особенно актуально для аксиального режима обзора плазмы.

В связи с этим особенно важен тщательный выбор оптимальных конфигураций системы ввода пробы и условий анализа. Для повышения устойчивости плазмы и стабилизации ее температуры используют более высокие мощности высокочастотных (ВЧ) генераторов и специальные узлы систем ввода. Современные ИСП-спектрометры позволяют варьировать эти параметры в широком диапазоне.

Целью данной работы стала оптимизация системы ввода пробы и режима наблюдения за плазмой спектрометра Гибридная сканирующая система Avio® 200 PerkinElmer, способная работать даже с самыми сложными образцами с высокой матрицей без разбавления, обеспечивает ICP совершенно новый уровень производительности и гибкости. Более того, эта беспрецедентная производительность сочетается с беспрецедентной простотой использования. Уникальные аппаратные возможности и самое интуитивно понятное в отрасли программное обеспечение позволяют проводить многоэлементные измерения так же просто, как и одноэлементные анализы.           Avio 200 индуктивно связанный плазменный оптический эмиссионный спектрометр.

Рисунок 1. Avio 200 индуктивно связанный плазменный оптический эмиссионный спектрометр

Avio 200 работает с использованием программного обеспечения Syngistix for ICP. Мощный, гибкий и простой, этот кросс-платформенный пакет предлагает:

 • Интуитивно понятный дизайн слева направо на основе значков

• Встроенные предустановленные методы для более быстрой и простой работы, требующие минимальной подготовки

• Широкие возможности контроля качества для обеспечения качественных данных, предназначенных для отражения вашего рабочего процесса, Syngistixинтерфейс позволяет выполнить каждый шаг анализа–от настройки прибора до результатов–для последовательной, эффективной и надежной работы[3].

При разработке метода и оценка.Эти образцы были подготовлены в соответствии с предоставленными инструкциями и проанализированы без дальнейшего разбавления.                       

 Таблица 1.

Калибровочные стандарты

Измерения проводились по внешним калибровочным кривым, полученным в 2% азотной кислоте (v/v) в диапазоне концентраций (таблица1). Иттрий (Y) и скандий (Sc) добавлялись в режиме онлайн ко всем заготовкам, образцам и стандартам – они функционировали как внутренние стандарты. Для подготовки образцов методом микроволнового сбраживания использовали систему микроволнового сбраживания Titan® MPS. В каждый сосуд добавляли 0,15 г образца, после чего также добавляли 6 мл концентрированной азотной кислоты и 2 мл концентрированной соляной кислоты[4]. Сосуды оставляли открытыми в течение 10 минут, чтобы обеспечить возможность возникновения любых ранних безопасных реакций. Затем сосуды закрывали крышками, выдерживали в Titan^®, и переваривают с использованием температурной программы, как показано в таблице 3. После сбраживания образцы перемещали в мерные колбы объемом 100 мл, а для разбавления при проведении анализа использовали 100 мл деионизированной воды.

Рисунок 2. Стандарт образцов фирмы Perkin Elmer 1000 мкг

Анализы проводились с использованием спектрометра оптической эмиссии PerkinElmer Aviо 200 ICP (ICP-OES). Условия и параметры показаны в таблице 2, в то время как аналитические длины волн и режимы просмотра приведены в таблице 3.

Таблица 2.

Avio 200  ICP-Измеряет Инструментальные параметры

Таблица 3.

Элементы, Длины волн и Режимы просмотра плазмы.

Для нефтепродуктов готовят пробу по вышеуказанной форме. Приготовленные стандартные образцы и результаты работы таковы. Сначала выбираем для этого метод и проверяем один из эталонов за другим виды топлива [5].

Рисунок 3. Калибровочный вид, подготовленный для бензинового

Спектральный анализ нефтепродуктов сначала осуществляли лишь по косвенным методам. Затем появились прямые методы анализа, вытесняющие из практики косвенные. Однако в настоящее время большую часть работ, например определение малых примесей, анализ осадков, смазок и др., выполняют косвенными методами с предварительным озолением пробы. Это объясняется серьезными преимуществами косвенных методов. Озоление дает возможность обогатить пробу определяемыми примесями. По доступности и эффективности, пожалуй, ни один метод обогащения не может конкурировать с озолением. Например, озолением топлива, масел и других чистых нефтепродуктов можно достигнуть тысячекратного обогащения пробы примесями[6]. В связи с этим косвенные методы при прочих равных условиях обладают  более высокой чувствительностью, чем прямые. современный атомизатор, обладающий необходимыми аналитическими возможностями и метрологическими характеристиками. Атомизатор с индуктивно связанной плазмой представляет собой горелку с аргоновой плазмой, которая инициируется искровым зарядом и стабилизируется высокочастотной индукционной катушкой. Температура аргоновой плазмы изменяется по высоте горелки и составляет 6000-10000 ºC. При столь высоких температурах возбуждается большинство элементов. Чувствительность метода составляет 10^-8 —10^-2 масс. % в зависимости от элемента. Воспроизводимость характеристик аргоновой горелки высока, что позволяет в широком концентрационном диапазоне проводить количественный анализ с воспроизводимостью   S_r: 0,01 ÷ 0,05.

Методы атомно-эмиссионной спектрометрии предназначены для обнаружения и количественного определения элементов. Качественный анализ проводится по положению линий в спектре. Для количественного анализа достоверной мерой концентрации определяемого элемента является интенсивность линии [7].

Как показано на рисунке 3, стандартные образцы корректно определяют элементы в бензиновом топливе и позволяют определять образцы с высокой точностью. Подготовка к калибровке и криволинейное прилегание кривой к линии позволяет получить точный достоверный ответ о точности проделанной выше работы и проверяемой в качестве образца фракции бензина.

Список литературы:

1. Perkin Elmer Inc.
2. Рыбак Б.М., «Анализ нефти и нефтепродуктов».// Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, М., 1962
3. Nadkarni K. Determining Trace Amounts of Sulfur in Petroleum Products.// World Refining, June, 2000
4. ASTM standards webstore.// www.astm.org.
5. Field K. Low Sulfur Fuel Analysis – Chasing the Limits.// Petro Industry News, February/March, 2004
6. Kohl K, Gonzalez R. ASTM D5453. Fitness for Use Study.// World Refining. Summer 1999
7. Nadkarni K., Guide for the Analysis of Petroleum Products and Lubricants”.// MNL 44 ASTM, West Conshohocken, PA, 2000