淺談紫外熒光法測定油品硫含量的影響因素

● 陽泉市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗測試所 王騰飛

淺談紫外熒光法測定油品硫含量的影響因素

● 陽泉市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗測試所 王騰飛

當(dāng)前我國所面臨的空氣污染問題主要有PM2.5污染和臭氧污染等，而這些大氣污染都與機(jī)動車尾氣排放密切相關(guān)，但尾氣的排放與油品的質(zhì)量也息息相關(guān)。汽柴油經(jīng)過燃燒所釋放的二氧化硫嚴(yán)重污染了環(huán)境，因此，油品中硫含量檢測的準(zhǔn)確性對于環(huán)境保護(hù)有重要的意義。本文主要簡述紫外熒光法測定油品硫含量的一些影響因素。

油品 紫外熒光法 硫含量

我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫氖皖惍a(chǎn)品中主要是車用汽油和車用柴油，這類油品中普遍含有硫化物，而硫化物不僅對油品的質(zhì)量有一定的影響，而且對使用它的車用設(shè)備具有強(qiáng)烈的腐蝕性，并且使用后會有大量的二氧化硫排出?？刂朴推分械牧蚝坎粌H能大大改善油品的質(zhì)量，而且能大幅減少對空氣的污染。因此，油品中硫含量的準(zhǔn)確測定尤為重要，同時也是一個檢驗工作者的重要職責(zé)。油品中的硫含量的檢測方法多樣，但是隨著對油品質(zhì)量要求的提高，有些老式傳統(tǒng)方法因其準(zhǔn)確率不高被逐步淘汰。而紫外熒光法測定油品硫含量，因其利用光學(xué)手段，從而使得分析效率快，檢驗結(jié)果準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代化實(shí)驗室中被廣泛推廣應(yīng)用。筆者通過多年來的一線工作，對紫外熒光法測定硫含量頗有一些心得，現(xiàn)將檢驗過程中的一些注意事項進(jìn)行分析，與同行探討。

工作原理

載氣將油品吹入設(shè)備的高溫裂解爐內(nèi)，油品經(jīng)氧化裂解后，硫被轉(zhuǎn)化為二氧化硫氣體，二氧化硫經(jīng)過膜干燥器，然后脫水進(jìn)入設(shè)備熒光室，在熒光室內(nèi)部，部分二氧化硫會因受到紫外光的照射，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)的二氧化硫，激發(fā)態(tài)的二氧化硫能量高，會通過躍遷變?yōu)榛鶓B(tài)，與此同時會發(fā)射出光子，光子轉(zhuǎn)為光信號，光信號會被光電倍增管接收并且放大，最后將收到的光信號轉(zhuǎn)化成電信號。通過計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理后，便可轉(zhuǎn)化為與光強(qiáng)度成正比的電信號。在油品、設(shè)備條件一定的條件下，反應(yīng)中所生成的熒光強(qiáng)度激發(fā)態(tài)的二氧化硫與二氧化硫的生成量成正比例關(guān)系，二氧化硫的量又與試驗油品中的總硫含量成正比關(guān)系，這樣就可通過測定熒光強(qiáng)度來測定油品中的總硫含量。

分析步驟

筆者單位使用的是符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的國創(chuàng)分析儀器有限公司生產(chǎn)的TS-3000型熒光硫儀器。在開始試驗前，應(yīng)首先將氧氣、氬氣打開，吹掃管路10 min左右，然后打開電源開關(guān)，根據(jù)電腦提示選擇相應(yīng)的方法并且設(shè)定相關(guān)參數(shù)，等到高溫裂解爐、流量計等平穩(wěn)后，根據(jù)油品差異，選擇使用不同規(guī)格的微量注射器精確吸取被測油品，然后通過自動進(jìn)樣器進(jìn)樣。待儀器分析結(jié)束后，電腦會根據(jù)之前做出的標(biāo)準(zhǔn)曲線自動計算出油品的硫含量，并自動求得平均值。

影響因素

1.試驗室條件

因為本試驗所使用標(biāo)準(zhǔn)油品、試樣微量，所以試驗環(huán)境對試驗結(jié)果的影響很大，不同的溫度、濕度，以及空氣對流都會對試驗結(jié)果產(chǎn)生很大影響。為了使檢驗結(jié)果穩(wěn)定，試驗環(huán)境應(yīng)做到：

（1）本試驗應(yīng)在獨(dú)立環(huán)境下進(jìn)行，不能在同一環(huán)境內(nèi)，同時進(jìn)行其他試驗項目，否則會對試驗結(jié)果產(chǎn)生干擾。

（2）試驗環(huán)境溫度要保持穩(wěn)定，并且環(huán)境溫度不宜過高，油品屬于易揮發(fā)液體，高溫環(huán)境下?lián)]發(fā)速度加快，會直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（3）試驗室在試驗過程中，應(yīng)關(guān)閉門窗，使室內(nèi)空氣保持穩(wěn)定，沒有強(qiáng)對流空氣產(chǎn)生。

2.氣體純度及壓力

在反應(yīng)裂解部分，氧氣要與硫化物發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化硫，因此氣體的純度直接影響反應(yīng)結(jié)果的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，氣體純度不夠，會導(dǎo)致基線偏離，重復(fù)再現(xiàn)性難以保證，而且氣體的含水率必須＜5 ppm，因此要選用純度≥99.99%的氧氣；載氣壓力也應(yīng)該保持穩(wěn)定，壓強(qiáng)不能＜1.4 MPa。

3.氣路密封及清掃

根據(jù)紫外熒光法測定硫含量的原理，試驗中油品燃燒生成二氧化硫的含量尤為重要，因此試驗的整個氣路必須密封。對整個儀器的氣路進(jìn)行密閉性檢測，是試驗前必做工作。通過檢測保證氣路無泄漏無堵塞，并且氣體可以流暢的從尾氣口散出。為了讓儀器可以正常工作，開機(jī)前應(yīng)先打開氬氣、氧氣，將氣路中的水蒸氣和固體雜質(zhì)吹出去。氣路清掃對長時間沒有使用過的儀器或新買來的儀器尤其重要。

4.裂解氧氣、運(yùn)載氧氣及氬氣流量的影響

油品所發(fā)生的氧化裂解反應(yīng)與裂解氧氣的大小息息相關(guān)，裂解氧氣流量大小將直接影響硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸虻霓D(zhuǎn)化程度。反應(yīng)過程中，應(yīng)該通入過量的裂解氧氣，這樣才能保證油品可以完全燃燒，否則會產(chǎn)生積炭；但是裂解氧氣的流量也不能太大，否則不利于反應(yīng)充分，致使油品的熒光強(qiáng)度變?nèi)?。在通常情況下，可以將流量控制在200～500 mL/min范圍內(nèi)。

載氣氬氣的作用是將揮發(fā)后的油品，載入裂解爐發(fā)生氧化裂解反應(yīng)。實(shí)驗者可根據(jù)油品中所含硫的多少以及進(jìn)樣量的大小，將氬氣流量控制在60～150 mL/min的范圍內(nèi)；載氣氧氣與氬氣作為共同載體，應(yīng)選擇與氬氣相當(dāng)?shù)牧髁浚源龠M(jìn)油品的氣化。

5.標(biāo)準(zhǔn)曲線的選定

實(shí)際操作過程中，標(biāo)準(zhǔn)曲線的確定應(yīng)由待測油品中硫含量的大致濃度來確定，應(yīng)選擇濃度相近的標(biāo)準(zhǔn)油品，而且標(biāo)準(zhǔn)油品的濃度大于待測油品濃度的區(qū)間。

6.裂解溫度的影響

高溫裂解爐用來保證油品的完全汽化，并發(fā)生氧化反應(yīng)，因此倘若裂解溫度過低，會造成試樣不完全燃燒，二氧化硫生成量偏低，從而導(dǎo)致測定結(jié)果偏低；而如果溫度過高，則會生成三氧化硫，還會縮短石英裂解管的使用時限。因此設(shè)為950～1000℃為宜。

7.進(jìn)樣量的影響

當(dāng)裂解氧氣的流量以及裂解溫度確定后，儀器檢測的靈敏度與進(jìn)樣量就有很大關(guān)系，因此選擇多少進(jìn)樣量，要根據(jù)油品的實(shí)際含硫量來確定。通過對市場油品含硫量進(jìn)行大概預(yù)估，然后進(jìn)行試驗。對于含硫量較大的車用柴油可以減小進(jìn)樣量，而對于含硫量較小的車用汽油就可以增加進(jìn)樣量。筆者通過長期試驗，總結(jié)出車用柴油可以選擇進(jìn)樣8 μL，車用汽油選擇進(jìn)樣20 μL。

8.進(jìn)樣速度的影響

油品由儀器配備的自動進(jìn)樣器推入裂解爐，以確保恒速進(jìn)樣，速度的選擇要依據(jù)積分區(qū)間來確定，目的是要求使峰面積都在積分區(qū)域內(nèi)。否則積分不容易找到終點(diǎn)，導(dǎo)致面積不穩(wěn)定，從而使重復(fù)性、準(zhǔn)確性降低。

結(jié)束語

利用紫外熒光法測定油品硫含量的試驗過程簡單，但需要注意的事項頗多，且結(jié)果精確度高，因而在日常檢驗檢測中經(jīng)常被用到，在平時工作中注意上述問題，就會大大提高檢測的精確度，從而提高檢測的效率。