红外吸收光谱法快速测定蜡油中总硫含量的研究

孙儒瑞，冯真真，王艺

红外吸收光谱法快速测定蜡油中总硫含量的研究

孙儒瑞1，冯真真2，王艺3

（1. 海南出入境检验检疫局检验检疫技术中心，海南 海口 570311； 2. 山东出入境检验检疫局检验检疫技术中心，山东 青岛 266500； 3. 海南省产品质量监督检验所，海南 海口 570203）

建立红外吸收光谱测定石蜡油中总硫的方法，采用标准样品校正仪器，拟合校正曲线，研究了该方法的准确度和精密度。结果表明，硫含量在0%～4.45%范围内，测量值和实际值线性关系良好，用标准加入法进行回收率实验，对方法的准确度进行考察，相对标准偏差为0.57%～0.65%，加标回收率为99.67%～100.08%。相对于其他检测方法，该方法操作简单，灵敏度高，检测速度快，自动化程度高。

石蜡油；硫含量；红外吸收光谱法

常见的蜡油主要有常压蜡油、焦化蜡油。减压产出的常压蜡油可以用作焦化、催化装置的原料。来自于焦化装置的焦化蜡油可以用作燃料（船舶）的塔底油。蜡油主要是由大部分的较易裂解的饱和烃和芳烃和较少一部分难以裂解的胶质和沥青质组成。蜡油在生产和生活中经常使用，例如：石蜡油应用于EPDM发泡材料的生产[1]，术后肠功能的恢复[2]，木材的防腐等。

近年来，随着环境不断恶化，特别是空气污染，严重影响人们身体健康，环境监管越来越严格，对尾气排放和车用汽柴油中硫含量限量越来越低，所以作为焦化、催化装置的原料石脑油中硫含量限量也会越来越低。但蜡油中硫化物和汽柴油相比较，其相对分子量大，结构更加复杂，硫醇、硫醚含量很低，约有 75 %以上属于噻吩类化合物[3]。

石蜡油一般都是固态的，给进样增加了难度。目前，测定油品中总硫含量的方法主要有能量色散法[4]、单波长色散法[5]、紫外荧光法[6]、微库伦法[7]和红外吸收光谱法[8-9]等方法。微库仑法主要应用于轻质石油产品，蜡油主要存在进样困难、容易积碳、重复性差等问题。近年来，单色波长色散和X射线荧光光谱法在油品硫含量检查中有一定应用，但是该仪器使用功能单一，重复性差，检测不了低硫的样品。紫外荧光经常应用于检测低硫的样品，具有检出限低，重复性好，检测速度快等优点，但是该仪器比较昂贵，大多数只能进液体样，但红外吸收光谱法可以直接固体进样，不用溶解样品，几分钟就可以完成检测，其仪器自动化程度较高，操作简单。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

试剂：煤物理化学成分分析标准物质（国家煤炭质量监督检验中心）。

仪器：5E-CS100自动红外测硫仪(长沙开元仪器股份有限公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 工作原理

在1 300 ℃高温和氧气流下，样品被充分燃烧分解，样品被分解成水蒸气、颗粒物、SO2和少量的SO3，这些物质随着气流被带到玻璃棉处，颗粒物被滤除，然后接着被气流带着通过高氯酸镁，水蒸气被吸附，最后通过测硫红外检测池，利用SO2对红外光选择性吸收的特性，根据朗伯比尔定律，通过电路将气体浓度转换成电压信号来计算石蜡中全硫的含量。

1.2.2 仪器条件

氧气流量：（4.0±0.2）L/min；抽气流量：（3.0±0.1）L/min； 高温炉温度：1 300 ℃；恒温室：48 ℃。

1.2.3 测定方法

启动分析仪器，设定恒温室温度和高温炉温度，仪器温度达后继续稳定30 min，待机吹扫10 min，通入 3 L/min氧气。在测定样品前，可测1~2个废样调节气路，再用两种标样对仪器漂移标定，在样品表面铺上一层石英砂，防止样品爆燃，分析样品。

2 结果与讨论

2.1 校正曲线的绘制

准确称取0.2 g标准样于样品舟中，按实验条件进行实验，实验结果如表1所示。以测量值为横坐标，实际值为纵坐标，进行直线校正，绘制校正曲线如图1所示。从表1可得，硫含量在0%～4.45%范围内，测量值和实际值有很好的线性关系，校正曲线方程为=1.0027-0.0057。

表1 校正曲线

图1 校正曲线

2.2 石蜡中总硫含量的测定

用所建立的方法对石蜡油样品中总硫含量进行分析，得到谱图如图2所示。分析谱图可知，此石蜡油中含有硫，分析时间为60 s左右，大约25～45 s，峰高最大，响应最大。

图2 分析谱图

取石蜡油样品，连续进样6次，石蜡中总硫的含量取平均值及其相对标准偏差（RSD）值结果见表2。从表2可以看出，相对标准偏差7.00%，结果表明仪器精密度良好。

表2 石蜡油硫含量测定结果

2.3 精密度和准确度

准确称取0.200 0 g样品，以此作本底，分别准确加入0.100 0 g GBW11126和GBW11103j，其含硫量分别2.60 mg和3.60 mg，平行测定5次，计算方法的精密度(RSD)和回收率，结果见表3。由表3可知，此方法加标回收率为99.67%～100.08%，相对标准偏差为0.57%～0.65%，说明此方法测定石蜡中全硫精密度高和准确度高。

表3 方法的精密度和回收率

2.4 紫外荧光光谱法和红外吸收光谱法的对比

准确称一定质量的石蜡油，用甲苯溶解并定容至10 mL，吸取20 μL注入裂解紫外荧光法垂直低硫分析仪，分析结果如表4所示。从表4可以看出，红外吸收光谱法与紫外荧光法测定石蜡油中总硫含量的结果基本一致，表明红外吸收光谱法测定石蜡油中总硫含量是可行的、可靠的。

3 总结

本文采用红外吸收光谱法测定石蜡油中总硫含量，硫含量在0%～4.45%范围内，测量值和实际值具有良好线性关系，用标准加入法进行回收率实验对方法的准确度进行考察，相对标准偏差为0.57%～0.65%，加标回收率为99.67%～100.08%，此方法测定石蜡油中总硫含量具有高的精密度和准确度。

表4 两种测试方法的对比

与其他检测方法比较，该方法操作简单，灵敏度高，检测时间短，自动化程度高，还有该方法可以省去许多复杂前处理和化学分析过程，降低人为误差，结果稳定，可满足日常分析的要求，具有一定的发展前景。

[1] 王巧玲, 季承远, 高光涛. 石蜡油对 EPDM 发泡材料结构与性能的影响[J].材料与应用,2006,42(22):51-54.

[2] 周理好, 项柱. 石蜡油及番泻叶促进胃癌术后肠功能恢复的研究[J].当代医学.2013,19(19):7-9.

[3] 张剑鸣, 曹宗季, 翟华东, 等. 红土镍矿中硫含量测定—高频燃烧红外光谱法和管式电阻炉加热红外吸收法方法比对[J]. 山东化工,2016,46(6):52-53.

[4] 罗建林.能量色散X 射线荧光光谱法在测定油品硫含量中的应用[J].分析仪器,2003，（3）：31-33.

[5] 张顺鹏. 单波长色散X 射线荧光光谱法测定油品硫含量[J]. 石化技术及应用, 2014, 32(5):448-450.

[6] SH/T 0689-2000, 轻质烃及发动机燃料和其他油品的总硫含量测定法( 紫外荧光法)[S].

[7] 王海玉. 微库仑分析法在测定重油中硫含量的应用[J].当代化工,2015,44(5):1182-1184.

[8] 张芳, 孟祥升, 张东生. 管式炉燃烧－红外吸收法测定煤焦油中硫含量[J].冶金分析,2011, 31(6):48-50.

[9] 王英杰，李颖.红外吸收光谱法测量焦油硫含量的实验研究[J]. 煤质技术,2016, 6:47-48.

Study on Rapid Determination of Total Sulfur Content in Paraffin Oilby Infrared Absorption Spectrometry

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(1. Hainan Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau Technology Center, Hainan Haikou 570311, China; 2. Shandong Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau Technology Center, Shandong Qindao266500, China; 3. Hainan Institute of Products Quality Supervision and Inspection, Hainan Haikou 570203, China)

The method of infrared absorption spectroscopy for the determination of total sulfur in paraffin oil was established. The calibration curve was calibrated by standard samples. The accuracy and precision of the method were studied. The results showed that the linear relationship between the measured value and the actual sulfur content was good when the sulfur content was in the range of 0% ~ 4.45%. The accuracy of the method was checked by the standard addition method. The relative standard deviation was 0.57% ~ 0.65% and the recoveries were 99.67% ~ 100.08%.Compared with other detection methods, this method is simple, andhashigh sensitivity, fast detection speed and high automation degree.

paraffin oil; sulfur content; infrared absorption spectroscopy

TQ 340.7

A

1004-0935（2017）10-1042-03

山东出入境检验检疫局科研项目（SK201642）。

孙儒瑞（1986-），男，工程师，硕士学位，海南省东方市人， 2013年毕业于广西大学化学工艺专业，研究方向：从事石油化工检测分析技术工作。