原子吸收光谱法测定润滑油中铁、铜、镍、镁

2011-01-13高文莉荣丽丽

石油炼制与化工 2011年11期

高文莉，荣丽丽

（中国石油天然气股份有限公司大庆化工研究中心，大庆163714）

1 前言

铁、铜、镍、镁是润滑油研制和应用过程中的主要控制指标，其含量的多少直接影响润滑油产品的质量、成本及应用范围。因此，在润滑油研制和应用过程中必须严格控制铁、铜、镍、镁的含量。目前润滑油中铁、铜、镍、镁的测定一般采用化学法、等离子发射光谱法和原子吸收光谱法。化学法操作繁琐，化学反应条件难以控制，误差较大；国家标准GB/T 17476中规定了用电感耦合等离子发射光谱法对使用过的润滑油中添加剂元素、磨损金属和污染物以及基础油中金属元素的测定，用等离子发射光谱法虽然测定速度快，但仪器较昂贵，成本较高。原子吸收光谱仪以其低成本的特点得到广泛应用［1］，但样品中共存元素之间会存在干扰［2］。本研究采用原子吸收光谱法研究共存元素的干扰及消除方法，采用干法灰化技术对样品进行处理，通过空气－乙炔火焰原子吸收光谱法同时测定润滑油中铁、铜、镍、镁含量。

2 实验

2.1 仪器及工作条件

采用美国PE仪器公司AA800型原子吸收光谱仪以及铁、铜、镍、镁空心阴极灯，仪器的工作条件见表1。

2.2 试剂及材料

硝酸、盐酸，优级纯；铁、铜、镍、镁、钠、铝、硅、锌、钙标准溶液，浓度为1 000mg/L，购自国家标准物质研究中心，使用时稀释至50mg/L；5%镧溶液；去离子水；氩气，高纯气体，纯度99.99%。

表1 仪器的工作条件

2.3 实验步骤

2.3.1 样品预处理准确称取润滑油样品2.000 0g（具体称量视样品的含量而定）于30mL瓷坩埚内，加入0.5mL硝酸，缓慢加热，待油气出现时点燃滤纸降低电炉温度，使试样自由燃烧，将要停止时，再逐渐提高炉温继续焦化直到不起火为止，移入马福炉于600℃灰化2h，待炉温降至200℃以下时，取出坩埚冷却后，用1%硝酸溶解并移入10mL容量瓶中，加入5%镧溶液0.2mL，用1%硝酸定容至刻度。按上述条件同时进行空白实验。

2.3.2 标准系列溶液的配制分别取50mg/L铁、铜、镍、镁标准溶液各2mL于10mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，各元素的浓度均为10mg/L，分别取此系列标准溶液0，0.2，0.8，1.4，2.0mL于10mL容量瓶中，加入5%镧溶液0.2 mL，硝酸0.1mL，用去离子水稀释至刻度，铁、铜、镍、镁的标准系列溶液浓度分别为0，0.2，0.8，1.4，2.0mg/L，按表1的工作条件进行测定，在测定标准溶液系列后立即测定试液中铁、铜、镍、镁的含量。

3 结果与讨论

3.1 干扰与消除试验

采用原子吸收光谱法检测润滑油中含有的共存元素铜、铁、镍、钠、镁、铝、硅、锌、钙等。取50mg/L铁、铜、镍、镁标准溶液各0.4mL于10 mL容量瓶中，分别加入对应干扰元素铜、铁、镍、钠、镁、铝、硅、锌、钙，加入硝酸0.1mL，用去离子水稀释至10mL刻度，使干扰元素的浓度分别为0，5，10，15，20，50，100mg/L，测定铁、铜、镍、镁的吸光度，干扰试验［3］结果表明，铁、铜、镍、镁浓度为2mg/L时，共存铁、铜、镍、钠、锌、镁、铝、钙的浓度在100mg/L以内无干扰，硅在0～100mg/L范围内对铁、镁有干扰。硅对铁、镁的干扰及消除数据见表2。由表2可见，硅在100mg/L范围内时，对同浓度铁的干扰程度基本不变，对镁的干扰较大；当加入镧抑制剂（浓度为1 000mg/L）时，硅含量小于100mg/L时，硅对铁、镁的干扰全部消除。

表2 硅对铁、镁的干扰与消除试验结果 %

3.2 精密度试验

取同一润滑油样品按照2.3.1方法处理，在表1的工作条件下进行11次平行测定，精密度［4］测定结果见表3。由表3可见，相对标准偏差均小于5%。

表3 精密度试验结果

3.3 准确度试验

3.3.1 加入回收试验为了证实本方法的可靠性，称取同一润滑油样品4份各2g于瓷坩埚内，在其中3份中加入不同量的Fe，Cu，Ni，Mg标准溶液，按2.3.1方法处理样品后定容10mL容量瓶中，按表1的测定条件测定各元素的含量，回收率［5］结果见表4。由表4可见，Fe，Cu，Ni，Mg元素的回收率均在96%～105%之间。

表4 回收率试验结果

3.3.2 对比试验为了验证结果的准确度，用实际样品测定结果与某标准物质研究中心试验进行对比，结果见表5。由表5可见，两个单位测定结果的相对标准偏差均小于5%，相对误差均小于6%。对数据进行t检验和F检验，检验结果表明两个单位测定结果无显著差异。

表5 样品分析结果

3.4 检测限测定

取铁、铜、镍、镁标准溶液0.1mg/L，按本方法测定条件分别进行10次各元素吸光度测定，结果见表6。检测限［6］（D.L）按公式：D.L＝C（2δ/A）计算。式中：A为试液平均吸光度；C为试液浓度，mg/L；δ为试液平均吸光度标准偏差。由表6可见，本方法测定铁、铜、镍、镁的检测限分别为0.039，0.025，0.040，0.022mg/L。