ICP-OES有機(jī)進(jìn)樣分析潤滑油中微量金屬元素的含量

鄒云 ZOU Yun；陳武 CHEN Wu；張占恩 ZHANG Zhan-en

（①蘇州科技學(xué)院，蘇州215009；②蘇州工業(yè)園區(qū)環(huán)境監(jiān)察大隊(duì)（蘇州工業(yè)園區(qū)環(huán)境監(jiān)測中心站），蘇州215027；③蘇州工業(yè)園區(qū)唯亭街道環(huán)保中隊(duì)，蘇州215027）

0 引言

潤滑油中的金屬元素主要由添加元素、磨損金屬和污染物組成。通過測定添加元素在使用前后的濃度變化，來判斷此潤滑油是否適用于發(fā)動(dòng)機(jī)；通過測定磨損金屬和污染物的濃度，來判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損情況及潤滑油的是否仍可使用。

目前油品分析多采用干灰化法或微波消解的方法，操作步驟較為復(fù)雜，不適用于大批量潤滑油樣品檢測的實(shí)驗(yàn)室[1]。潤滑油有機(jī)直接進(jìn)樣前期也有相關(guān)報(bào)道，但采用的是對(duì)人體有很大危害的二甲苯稀釋進(jìn)樣[2]，本文采用航煤直接稀釋結(jié)合全譜直讀ICP-OES快速測試的特點(diǎn)，無需復(fù)雜樣品前處理同時(shí)測定21種元素的方法，從而達(dá)到高效監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況及潤滑油使用的目的[2]。

此方法適用于測定使用過的潤滑油中添加元素、磨損金屬和污染物，以及基礎(chǔ)油或再生油中各種金屬元素含量。此方法測定油溶性金屬，而不意味著可定量測定或檢出不溶性的金屬離子。該方法同樣適用于未使用過潤滑油中金屬元素。再以同樣的方式制備標(biāo)準(zhǔn)溶液。為了補(bǔ)償各種試樣因?qū)胄?yīng)引起的誤差，選擇釔元素作為內(nèi)標(biāo)加入試樣溶液中，用蠕動(dòng)泵將試樣溶液導(dǎo)入ICP儀器裝置進(jìn)行測量。

1 儀器和試劑

1.1 儀器 美國安捷倫科技725垂直觀察型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀；有機(jī)加氧AGM附件；梅特勒千分之一電子天平。

1.2 試劑 有機(jī)金屬標(biāo)準(zhǔn)溶液ConostanS-21 900mg/kg（含Ag,Al,B,Ba,Ca,Cd,Cr,Cu,Fe,Mg,Mn,Mo,Na,Ni,P,Pb,Si,Sn,Ti,V,Zn元素）；

有機(jī)釔金屬標(biāo)準(zhǔn)單標(biāo)Conostan oil-based 5000mg/kg Y；

基礎(chǔ)油：Conostan 75#blank oil；

稀釋劑：航空煤油。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置 準(zhǔn)確稱?。ň_到0.0001g）有機(jī)標(biāo)準(zhǔn)試劑于塑料瓶中，按照質(zhì)量比10%的比例用內(nèi)標(biāo)液稀釋，不足部分用基礎(chǔ)油補(bǔ)加，最終配制成濃度1.0，5.0，10.0，20.0，50.0mg/kg 的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

內(nèi)標(biāo)液：Y的標(biāo)準(zhǔn)試劑用航煤以稱重方式稀釋到10mg/kg。

1.4 樣品的制備 準(zhǔn)確稱取潤滑油樣品（精確到0.0001g）于塑料瓶中，按照質(zhì)量比10%的比例用內(nèi)標(biāo)液稀釋，不足部分用基礎(chǔ)油補(bǔ)加。為了使所取樣品具有代表性，必須對(duì)樣品加以均勻化。對(duì)于重油和使用過的潤滑油放置于60℃烘箱半小時(shí)后充分搖勻取樣。

1.5 儀器的工作條件 為獲得最佳的靈敏度，對(duì)觀測高度以及蠕動(dòng)泵泵速，AGM加氧附件流量以及氬氣氣體流量進(jìn)行優(yōu)化，ICP儀器操作條件詳見表1。

表1 儀器工作條件

2 結(jié)果和討論

2.1 譜線的選擇和檢出限

通過譜線掃描選擇最佳分析波長，用樣品空白重復(fù)測定10次，以其標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍作為檢出限。詳見表2。

表2 元素最佳波長及檢出限

2.2 樣品測試

樣品為博世發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過不同距離的潤滑油。

1#Bosch樣品使用100km后

2#Bosch樣品使用10800km后

3#Bosch樣品使用18000km后

4#Bosch樣品使用342000km后

5#Bosch樣品使用37200km后

6#Bosch樣品使用40200km后

7#Bosch樣品1#中加標(biāo)回收

穩(wěn)定性數(shù)據(jù)為7#加標(biāo)樣連續(xù)測試6次后所得相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。樣品測試結(jié)果以及回收率等詳見表3（Ca，P，Zn因樣品中濃度較高，故沒有計(jì)算回收率）。

2.3 元素含量與里程的相關(guān)性

潤滑油中Ca，P，Zn一般作為潤滑油中的添加金屬元素，而Fe，Al，Si等作為磨損金屬，通常廠家通過監(jiān)控潤滑油中添加金屬和磨損金屬的變化趨勢來指導(dǎo)潤滑油的添加和更換[3]。

圖1為根據(jù)1~6號(hào)樣品Fe,Al,Si元素含量與里程數(shù)的趨勢圖。由圖1可以看出，潤滑油在運(yùn)行過程中，機(jī)械磨損帶來Fe，Al污染，大氣灰塵帶來Si污染，隨著運(yùn)行的時(shí)間的延長，這些元素在潤滑油中的含量越來越高，通過監(jiān)測磨損金屬變化進(jìn)行相關(guān)作業(yè)指導(dǎo)是行之有效的。

圖1 磨損金屬變化趨勢圖

表3 樣品測試結(jié)果和穩(wěn)定性、回收率

3 結(jié)論

與傳統(tǒng)的無機(jī)消解樣品方法相比，采用航煤直接稀釋ICP-OES有機(jī)進(jìn)樣具有分析速度的絕對(duì)優(yōu)勢，而且又避免了無機(jī)消解過程中的污染以及元素?fù)p失等問題。對(duì)于測定潤滑油中的添加、污染、磨損金屬元素含量是可行的。但是筆者發(fā)現(xiàn)有機(jī)直接測定適用于油溶性金屬，而不能測定或檢出非油溶性的金屬顆粒，其分析結(jié)果取決于顆粒的大小，當(dāng)金屬顆粒大于幾個(gè)微米時(shí)，分析結(jié)果往往偏低。如果潤滑油品中有明顯的顆粒沉淀物，則應(yīng)采用合適的過濾手段加于處理，否則會(huì)出現(xiàn)堵塞霧化器問題，更無法保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

[1]鄭存江，孫朝陽，包成林.電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定使用過的潤滑油中金屬元素含量[J].理化檢測（化學(xué)分冊(cè)），2013，07：863-866.

[2]孫寶湖.ICP/AES直接進(jìn)樣法測定潤滑油中添加劑元素、磨損和污染金屬含量[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器,1999,06:21-23.

[3]時(shí)文中,王文豪.ICP-AES有機(jī)進(jìn)樣測定潤滑油中的微量元素[J].河南科學(xué),2004,06：342-344.