浅析化工和石油产品中的元素分析

张文媚 闻环 刘慧琴(国家石油石化产品质量监督检验中心 广东 惠州 516003)

化工工业作为我国的基础产业，可以划分为石油化工业，基础化工业和化学化纤业三大类。其发展的速度和规模对国民经济有着直接的影响，但化工产品对环境污染严重，危害人类的健康，所以化工业发展走可持续发展道路对于人类经济、社会发展具有重要的现实意义

一、无机化工原料及产品元素分析

无机化学工业主要包括基本无机化学工业，化学矿山工业，化肥与农药工业等几大类，工业原料主要有单质，工业气体，无机碱，无机酸，无机盐，非金属，矿产等化工原料。对这三大类进行元素分析，主要流程如图：

具体的测定方法是：

1.原子吸收分光光度法：测定Ca、Fe、Cu、Zn、Mg、P、Pb、Cd、Hg、A l和As可采用原子分光光度法。以组织块为标本的检测更为适用。

原子吸收分光光度法主要采用氢化物发生法测定砷、铅、锑等可生成易挥发的元素。一般需采取消除干扰的措施，如标准加入法，引入主体元素，释放剂及机体改进剂等。

2.火焰光度法：测定Na、K 、Ca、Li、Cs和Zn可采用火焰光度法。该方法属于经典的标准参考法，优点是结果准确可靠。国内检测Na、K的火焰光度计种类较多。

火焰光度法可以不需要分离主体直接进行测定，采用富焰火焰可以消除一些主体的干扰，经过分离富集也可以有效的消除干扰并提高灵敏度。如沉淀法，用铁盐共沉淀硫酸铝，草酸沉淀钙；盐酸沉淀钨酸盐；结晶形锑盐分离富集钾盐中的钾、钠等。又如用活性炭吸附铅和锌，还有离子交换及色层法，萃取法等都是行之有效的分离方法。

3.吸光亮度法：测定Ca、Fe、Cu、Mg、Zn和P 可采用一般的比色分析法，此方法广为临床采用。

4.螯合滴定法：测定Ca、Mg和Cl可采用特定的螯合剂滴定法进行，滴定过程中易受多种因素影响，难以得到准确的结果，属于淘汰之列。

5.离子选择电极(ironselectiveelectrode，ISE)法：ISE法可用于Na、K 、Cl、Ca、Li和H 的测定，结果准确可靠，目前临床多采用ISE法。

离子选择电极法的应用日趋广泛，主要用来测定Cl、Ca、Li、Na、K，其次是测定二价铜，B、Ag及游离银。游离银是用氨水溶解氯化银试样，不溶的游离银过滤后用硝酸溶解并进行测定。在肥料分析中，以氨气敏电极测定铵态氮，用硝酸根离子电极测定硝态氨，其结果与蒸馏法一致。

6.离子色谱法：离子色谱法需特殊条件，可用于Na、K、Cl、Br和F的测定。临床应用很少。

离子色谱法用于测定无机化合物和合成氨原料气中的硫化氢、氯化氢、微量氮、氧、一氧化碳、二氧化碳及有机杂质。用工业色谱仪测定氨合成入塔气H2/N2,用玻璃柱气相色谱法，使待测元素形成螯合物，测定尿素中纳克级别的Cu、Ni等元素。高效液相色谱及离子色谱法应用也日趋广泛，主要用于测定Se、Te、Br-、F-、NO-4、SO、PO-7、SCN-、Th及稀土等。反相高效液相色谱可测定食醋及药中Cl、Br-、I-。

7.电量滴定法：Ca、Fe也可采用电量滴定法，非医学方面应用较多。

8.极谱法：主要用来测定I、Ag、Cu、Bi、Cd、Pb、Sn、Fe等。

用蒸馏分离方法极谱法可测定碲化镉中的游离子碲、镉及氧化镉。高小霞报道了发光材料中稀土元素的催化极谱波及吸附波的研究和应用。催化极谱法用于测定锡、铂、铁、钴元素，具有很高的灵敏度。元波极谱滴定法测定主要元素有K、A l、Ba、Ni、SO等。该法是将硬脂酸试样经碳化、灼烧、熔融后，在EDTNaAc介质中，以汞膜电极-银棒体系，用锌标准溶液滴至示波图上出现锌切口为终点。

二、有机化工原料及产品元素分析

在有机化合物中，官能团的测定十分重要，但随着技术发展，元素的测定在近几年中占有了重要的位置，近年来微量元素的分析很受重视。测定有机化合物中的元素主要运用以下几种方法：

1.分光光度法

分光光度法主要用于测定试样中的Fe、Mo、Ti、Zn、Ba、H2S、水分等。测定二茂芳香酸钨盐时既要分解完全又要防止生成杂多酸，分别以 H2SO4-H2O2、HCl-H2SO4-SNO3分解，以 SnCl2-KCNS法测W,再以戌醇-CCl4萃取后测Mo。另一种方法是比浊法，主要用于测定Cl、S,用氧弹燃烧HO混合酸，测定三醋酸纤维素中硫。用燃烧HgCl捕集，用无焰分子吸收法测定煤油中的硫。

2.电化学分析法

电化学分析法主要用来测定有机物中的S、N、F-、Cl-、Pb+2、Cu-2，优点是结果准确可靠。

以氧瓶法分解试样，调节PH值及离子强度测F-。以离子活度比值法测定聚丙烯中的钙。以硫电极及铅电极作指示电极，以醋酸镉滴定硫。以无水乙醇溶解酸炼油试样。以银电极和镉电极作指示电极滴定有机物磷。

除此以外，微库仑法在测定有机元素领域中的应用日趋广泛，用以测定S、H 、As、N、C、H2O2、Cl等元素。例如，左育明等研制了一种浸入式库仑池，将有机物燃烧后生成CO2导入盛有乙醇胺的阴极池中，生成2-羟基乙基氨基甲酸的乙醇铵盐，使PH值下降，以库仑法指示定碳。周佩珊则用燃烧法转化有机氮为氯化氢然后用库仑法定氯，以阳极溶出法测定碳纤维吸附层及油中PPB级锰及砷。

三、石油产品种类及产品元素分析

石油产品是以石油或石油某一部分做原料，经过物理的或者化学的方法生成出来的各种商品的总称。我国石油产品分类主要按照用途和特性将其划分石油燃料、石油溶剂与化工原料、润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等6类。石油中主要含的元素是C、H，其中C含量为83%～87%，根据产地不同还有少量的O、N、S 和微量的Cl、P、As、Si、Na、K 、Ca、Mg、Fe、Ni、V 等元素，它们均以化合物的形式存在于石油中。

在测定石油元素时主要运用以下方法检测：

1.电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)：用于测定各种物质(可溶解于盐酸、硝酸、氢氟酸等)中常量、微量、痕量金属元素或非金属元素的含量。被测元素的原子在高温等离子体中受激发而产生光辐射，经过光谱仪衍射光栅的分光可得到样品中元素的谱线，由谱线的波长和强度进行定性及定量分析ICP-AES仪是目前最为准确、快捷的仪器，广泛应用于元素分析。

2.电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-MS)：所用电离源是感应耦合等离子体(ICP)，它与原子发射光谱仪所用的ICP是一样的，主要用途是进行化学元素分析检测，特别是对金属元素分析最擅长，也能分析B、P、As等非金属元素。他和ICPAES、AAS是化学元素分析的常用的三种仪器，ICP-MS的检测限最低，可以达到PPT(10的负12次方)级。

3.原子吸收分光光度法：可测定Ca、Fe、Cu、Zn、Mg、P、Pb、Cd、Hg、A l和As可采用原子分光光度法。如苏玉莲发表了原子吸收光谱法测定轻质油中的微量金属元素，寻找了将元素富集到水溶液中进行多种元素同时测定。

4.容量法(络合滴定法)：测定试样中的Cl、P、As、Si、Na、K 、Ca、Mg等，具体操作是在酸性介质中生成铋盐或钙盐沉淀，以二甲酚橙一次甲基蓝为指示剂，用EDTA标准溶液滴定过量铋或钙间接测定试样中的磷。氟的测定是使其生成氟氯化铅沉淀，再以EDTA标准溶液滴定过量铅。水泥中SO3的测定是溶样后将硫酸盐还原为硫化氢，在氨性介质中生成硫化锌沉淀，继以碘量法进行测定。

综上所述，在介绍多种仪器测试方法中，具有耗时短、污染小、损失小、操作简单等优势的仪器有着广阔的发展前景。多元素同时分析是仪器发展的方向。目前，ICP分析技术是最成熟的，并广泛应用于元素分析。

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