Prodigy 7對油品中20種元素的測定
前言
電感耦合等離子體發射光譜儀（ICP）自20世紀70年代年問世以來，由于其可以測定有機、水基樣品的各種元素含量，以及寬廣的線性范圍，等離子體發射光譜儀被廣泛的應用在石油、石化檢測中。各種不同類型的有機樣品經過簡單的稀釋后，可以直接用ICP測試。
本實驗使用由Teledyne Leeman Labs公司生產的Prodigy 7 ICP-OES來測定石油樣品中各元素的含量。P7同時具有高靈敏度、自動波長校準、背景校準等優勢，使樣品測量更加簡便快捷，結果更加準確。
實驗
使用含鈷元素5ppm高純度煤油來稀釋待測樣品與標準樣品，鈷元素為內標，消除不同石油樣品由于粘度不同而對霧化效率造成的影響。兩套樣品按照表1所示進行稀釋。第一套樣品中不添加任何標樣，第二套樣品中加入多元素標樣，各元素加標濃度為2ppm。通過計算加標回收率來檢驗本方法的準確性。
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表1樣品處理 |
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樣品 |
稀釋 |
內標 |
加標 |
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1# |
柴油 |
1:10 |
5ppm鈷（Co） |
無 |
|
燃油 |
1:10 |
5ppm鈷（Co） |
無 |
|
|
原油 |
1:100 |
5ppm鈷（Co） |
無 |
|
|
2# |
柴油 |
1:10 |
5ppm鈷（Co） |
多元素混標 |
|
燃油 |
1:10 |
5ppm鈷（Co） |
多元素混標 |
|
|
原油 |
1:100 |
5ppm鈷（Co） |
多元素混標 |
|
|
內標鈷元素加入加入高純度煤油中，待稀釋樣品用 各元素加標濃度為2ppm。 |
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儀器
Prodigy7是一款采用中階梯光柵結合百萬像素大面積COMS（L-CMOS）檢測器焦距500mm的緊湊型ICP-OES設備。28 x 28mm的大面積CMOS檢測器的有效面積明顯超過目前ICP設備常用的固態檢測器，這就使得Prodigy7的光學分辨率要優于其他固態檢測器的ICP設備。檢測器連續波長覆蓋范圍165-1100nm，所以Prodigy7可以在不犧牲波長范圍或分辨率的前提下一次讀數就能夠完成ICP光譜所有元素的讀取。這種檢測器先天就具備防止過度曝光的能力，非破壞性讀取的線性范圍達到6個數量級。Prodigy7仍采用40.68MHz水冷RF發生器，使其在滿足各種復雜基質樣品分析的前提下仍可實現常規有機物分析。
儀器操作條件
樣品測量過程中，峰值計算前進行了背景校正，可以提高精度檢出限，徑向觀測。儀器操作條件如表2所示：
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表2儀器操作條件 |
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儀器 |
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RF功率 |
1.2kW |
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冷卻氣 |
12L/min |
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輔助氣 |
1.2L/min |
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霧化氣 |
35psi |
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進樣系統 |
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霧化器 |
V型槽霧化器 |
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霧化室 |
有機霧化室 |
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矩管 |
石英矩管 |
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中心管 |
直徑1.1mm |
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樣品 |
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|
內標 |
鈷（Co） |
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積分時間 |
30s |
工作曲線
工作曲線所用標準樣品通過稀釋100ppm VHG V23多元素標樣制得。標樣和樣品的稀釋在重量-重量的基礎上進行。標準樣品的濃度分別為：0,1.0,2.5,5ppm。
圖1典型工作曲線
結果
檢出限
徑向觀測模式下，需要檢查本儀器各待測元素的檢出限。空白樣品重復測量10次，3倍標準偏差即為檢出限。如表3所示：
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1:10油品檢出限：煤油基體 |
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元素 |
波長（nm） |
DL（mg/L） |
|
Ag |
328.068 |
0.001 |
|
Al |
208.215 |
0.001 |
|
Ba |
455.403 |
0.0004 |
|
Ca |
396.847 |
0.0004 |
|
Cd |
214.441 |
0.001 |
|
Cr |
267.716 |
0.001 |
|
Cu |
324.754 |
0.002 |
|
Fe |
259.94 |
0.001 |
|
Mg |
279.553 |
0.0001 |
|
Mn |
257.61 |
0.0004 |
|
Mo |
281.615 |
0.003 |
|
Ni |
221.648 |
0.004 |
|
Na |
589.592 |
0.024 |
|
P |
213.618 |
0.012 |
|
Pb |
220.353 |
0.029 |
|
Si |
251.611 |
0.006 |
|
Sn |
189.991 |
0.030 |
|
Ti |
334.941 |
0.001 |
|
V |
309.311 |
0.001 |
|
Zn |
202.548 |
0.001 |
樣品
點燃等離子后，對儀器進行15min的預熱，表3列出了本實驗工作曲線使用的空白樣品和標準樣品。工作曲線完成后可以進行樣品分析，柴油、燃油、原油的結果分別在表4、表5、表6中，單位為百萬分之一（ppm）；表中還給出了各待測元素的加標回收率、RSD。如某元素的測量結果小于表3中的檢出限，則以＜DL表示。
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表4柴油測試結果 |
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元素 波長（nm） |
結果（mg/L） |
加標回收率% |
RSD% |
|
Ag328.068 |
＜DL |
93.9 |
0.2 |
|
Al208.215 |
7.00 |
96.4 |
0.2 |
|
Ba455.403 |
＜DL |
97.2 |
0.1 |
|
Ca396.847 |
0.74 |
97.3 |
0.1 |
|
Cd214.441 |
＜DL |
95.6 |
0.2 |
|
Cr267.716 |
＜DL |
98.5 |
0.2 |
|
Cu324.754 |
＜DL |
96.1 |
0.2 |
|
Fe259.94 |
4.27 |
96.8 |
0.1 |
|
Mg279.553 |
＜DL |
99.8 |
0.2 |
|
Mn257.61 |
＜DL |
98.5 |
0.1 |
|
Mo281.615 |
＜DL |
98.3 |
0.3 |
|
Ni221.648 |
3.33 |
97.5 |
0.1 |
|
Na589.592 |
1.03 |
98.8 |
0.07 |
|
P213.618 |
0.12 |
96.6 |
0.7 |
|
Pb220.353 |
＜DL |
98.6 |
0.5 |
|
Si251.611 |
0.15 |
97.3 |
0.2 |
|
Sn189.991 |
＜DL |
99.1 |
0.2 |
|
Ti334.941 |
＜DL |
97.6 |
0.1 |
|
V309.311 |
7.08 |
97.1 |
0.2 |
|
Zn202.548 |
＜DL |
97.1 |
0.1 |
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表5燃油測試結果 |
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元素 波長（nm） |
結果（mg/L） |
加標回收率% |
RSD% |
|
Ag328.068 |
＜DL |
93.1 |
0.5 |
|
Al208.215 |
＜DL |
93.6 |
0.4 |
|
Ba455.403 |
＜DL |
94.7 |
0.4 |
|
Ca396.847 |
＜DL |
94.7 |
0.3 |
|
Cd214.441 |
＜DL |
93.9 |
0.4 |
|
Cr267.716 |
＜DL |
95.5 |
0.4 |
|
Cu324.754 |
＜DL |
95.2 |
0.3 |
|
Fe259.94 |
＜DL |
95.1 |
0.4 |
|
Mg279.553 |
＜DL |
97.2 |
0.4 |
|
Mn257.61 |
＜DL |
96.3 |
0.4 |
|
Mo281.615 |
＜DL |
95.1 |
0.7 |
|
Ni221.648 |
＜DL |
94.8 |
0.4 |
|
Na589.592 |
0.95 |
89.9 |
0.2 |
|
P213.618 |
＜DL |
93.9 |
0.1 |
|
Pb220.353 |
＜DL |
96.2 |
0.08 |
|
Si251.611 |
＜DL |
93.4 |
0.7 |
|
Sn189.991 |
＜DL |
91.1 |
0.5 |
|
Ti334.941 |
＜DL |
94.9 |
0.4 |
|
V309.311 |
＜DL |
94.6 |
0.4 |
|
Zn202.548 |
＜DL |
95.2 |
0.5 |
|
表6原油測試結果 |
|||
|
元素 波長（nm） |
結果（mg/L） |
加標回收率% |
RSD% |
|
Ag328.068 |
＜DL |
107.6 |
0.9 |
|
Al208.215 |
1.86 |
105.9 |
0.6 |
|
Ba455.403 |
＜DL |
110.8 |
0.6 |
|
Ca396.847 |
7.09 |
109.6 |
0.4 |
|
Cd214.441 |
＜DL |
104.6 |
0.5 |
|
Cr267.716 |
＜DL |
107.8 |
0.4 |
|
Cu324.754 |
＜DL |
107.1 |
0.5 |
|
Fe259.94 |
＜DL |
109.6 |
0.4 |
|
Mg279.553 |
＜DL |
110.6 |
0.4 |
|
Mn257.61 |
＜DL |
109.4 |
0.7 |
|
Mo281.615 |
＜DL |
109.1 |
0.4 |
|
Ni221.648 |
＜DL |
105.8 |
0.4 |
|
Na589.592 |
18.7 |
108.0 |
0.1 |
|
P213.618 |
＜DL |
107.5 |
0.5 |
|
Pb220.353 |
＜DL |
109.2 |
0.2 |
|
Si251.611 |
＜DL |
106.8 |
0.2 |
|
Sn189.991 |
＜DL |
108.2 |
0.8 |
|
Ti334.941 |
＜DL |
110.5 |
0.4 |
|
V309.311 |
0.18 |
109.4 |
0.6 |
|
Zn202.548 |
＜DL |
108.5 |
0.5 |
結論
本實驗測得各元素加標回收率基本在90%—110%之間，且RSD都在1以下，上述結果表明Teledyne Leeman Labs的Prodigy 7可以對粘性基體樣品多元素且在大濃度范圍進行準確可靠地分析。本實驗使用內標來消除由于樣品霧化效率差異而對結果造成的影響，提高了分析結果的準確度。穩定的等離子體與元素譜峰、背景的實時測量提高了分析結果的準確度與穩定性。
Prodigy7具有穩定、充沛的40MHZ RF供電系統，高靈敏度的樣品引入系統，靈活、智能的自動進樣系統，以上各系統的結合使用保證了Prodigy7分析石油樣品的高精密度及準確度。
下一條: 檢測器種類及應用相關說明
