紅外光譜分析技術(shù)在油品分析中的應(yīng)用探索

吳雙(大慶煉化公司質(zhì)量檢驗與環(huán)保監(jiān)測中心，黑龍江大慶163700)

紅外光譜分析技術(shù)在油品分析中的應(yīng)用探索

吳雙(大慶煉化公司質(zhì)量檢驗與環(huán)保監(jiān)測中心，黑龍江大慶163700)

紅外光譜分析技術(shù)是一種高效、節(jié)能、快速、安全的分析測試技術(shù)，近年來廣泛應(yīng)用在化工產(chǎn)品分析檢驗工作中。本文主要分析了紅外光譜分析技術(shù)的原理特點，以及紅外光譜分析技術(shù)快速測定油品化學(xué)指標(biāo)、監(jiān)測汽油質(zhì)量、定性定量分析油品質(zhì)量等方面的應(yīng)用。

紅外光譜分析技術(shù)；化工產(chǎn)品；油品分析

紅外光譜技術(shù)是集光譜測量技術(shù)、化學(xué)測量技術(shù)以及基礎(chǔ)測量技術(shù)為一體，將外紅光譜采集到的物態(tài)信息通過化學(xué)計量方法建立模型，并通過測定未知樣品的光譜快速測定樣品的化學(xué)成分和性質(zhì)。根據(jù)紅外光譜圖吸收峰的強度測定樣品中各種物質(zhì)的含量，并通過紅外光譜油分析軟件定量測試油品中的氧化值、硝化值、水、燃油稀釋度、乙二醇等含量，從而獲得樣本油的各項指標(biāo)。

1 紅外光譜分析技術(shù)

1.1 紅外光譜分析技術(shù)原理

紅外光譜分析技術(shù)是通過紅外光輻射能量小于紫外線輻射能量，當(dāng)紅外光照射到樣本中，輻射能量不會造成分子中電子能級的躍遷，只能被樣品中的分子吸收，引起分子振動和轉(zhuǎn)動能級的躍遷，分子振動狀態(tài)發(fā)生變化并吸收紅外輻射時，會形成帶有物質(zhì)結(jié)構(gòu)的紅外吸收光譜。紅外吸收光譜根據(jù)吸收的距離分為近紅外光譜、中紅外光譜、遠紅外光譜。紅外光譜一般指中紅外光譜，中紅外光譜在對不同油品檢測中效果比較好，能夠快速獲得油品的物質(zhì)信息，具有良好的適用性，是油品快速檢測常用手段之一。

1.2 紅外光譜的技術(shù)優(yōu)點

1.2.1 掃描時速度快

紅外光譜分析技術(shù)在掃描的同時幾乎就測定了樣品中所有頻率的信息，通常只需要幾秒鐘就可以完成掃描，因此它可用于不穩(wěn)定物質(zhì)的紅外光譜。

1.2.2 分辨率高

紅外光譜分析技術(shù)具有較高的靈敏度和很高的分辨率，分辨率達到了0.1cm-1—0.005cm-1。

1.2.3 信息量大

紅外光譜分析技術(shù)在分析測量過程中，能夠反映細(xì)微物質(zhì)組成的變化。對一種或者一類物質(zhì)的特征吸收峰辨識度高。紅外光譜根據(jù)各組獨立的吸收峰測定油品中的組分。

1.3 紅外光譜分析技術(shù)常用設(shè)備——紅外光譜儀

紅外光譜儀是隨著計算機、信息技術(shù)發(fā)展起來的一種新型測量技術(shù)，它能夠?qū)ξ镔|(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分進行定性分析。紅外光譜儀有色散型紅外光譜儀、傅立葉變換紅外光譜儀兩種。目前使用的紅外光譜儀大部分都是傅立葉變化型的紅外光譜儀。隨著技術(shù)的進步，光譜分析儀逐漸朝著高精度、多功能以及與其他分析技術(shù)組合聯(lián)用檢測方法：比如氣相色譜、質(zhì)譜聯(lián)用或者液相色譜-紅外聯(lián)用等方式。上個世紀(jì)九十年代，紅外光譜分析儀廣泛應(yīng)用在油品分析中，并出現(xiàn)了燃料油紅外分析儀和紅外潤滑油分析儀，推動了我國油品分析技術(shù)的進步。

2 紅外光譜技術(shù)在油品分析中的應(yīng)用

2.1 快速測定油品化學(xué)指標(biāo)

紅外光譜分析儀不但可以對已有的模型樣品參數(shù)和性能指標(biāo)進行測定，而且還能根據(jù)樣本的組分以及相關(guān)參數(shù)測定未知樣品的主要性質(zhì)和性能，并快速判斷樣品中的種類和各類指標(biāo)。紅外光譜分析技術(shù)在分析未知樣品具有明顯優(yōu)勢。紅外光譜分析技術(shù)與油品粘度具有一定的相關(guān)性，油品中的羰基峰吸收變化值與光譜酸值變化一致。傳統(tǒng)油品測量技術(shù)一般使用滴定法，在油品中使用添加劑測定油品中剩余抗氧化劑的含量，油品在使用過程中，受到自身氧化反應(yīng)和外部污染源的影響，無法充分發(fā)揮抗氧化劑的作用。紅外光譜分析儀能夠模擬油品使用過程的酸堿性和周圍的環(huán)境，從而直接測量油品中參與氧化作用的氧化劑的含量。

2.2 定性定量分析

紅外光譜技術(shù)可以測量汽油中的芳烴、烯烴、飽和烯烴等氧化物。在汽油生產(chǎn)中一般會添加MTBE、低碳醇提高汽油的辛烷值，但是這兩種物質(zhì)具有一定的腐蝕性，因此其添加量控制比較嚴(yán)格。所以，必須準(zhǔn)確測定MTBE、低碳醇在汽油中的含量。根據(jù)ASTM D4815相關(guān)要求用氣相色譜法測量汽油中MTBE、低碳醇等九種氧化物的含量，但是這種測量方法需要復(fù)雜的色譜柱分析系統(tǒng)，測量十分復(fù)雜。通過傅立葉紅外光譜儀不需要利用分離柱就能快速進行檢測。汽油中的醇、醚等物質(zhì)的振動吸收峰在中紅外13000cm-1-810cm-1這個區(qū)域范圍，通過最小二乘法就能建立汽油校正模型，從而快速測定汽油中MTBE、低碳醇等九種氧化物的含量。此外，近年來紅外光譜潤滑油添加劑測量技術(shù)也得到了一定的發(fā)展，可以直接測量潤滑中的抗磨劑、抗氧化劑以及清凈分散劑等多種添加劑。

2.3 監(jiān)控發(fā)動機油質(zhì)量

將紅外光譜技術(shù)應(yīng)用在發(fā)動機油品質(zhì)量，一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)動機油質(zhì)下降或者少油的情況下，能夠立即進行更換，從而延長油品使用時間，有效的降低發(fā)動機故障發(fā)生概率。紅外光譜儀器能夠監(jiān)測原油與新油特定波數(shù)對應(yīng)的吸收光度譜線峰位的差譜，從而監(jiān)測發(fā)動機油中有機化合物的污染程度。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，紅外光譜分析儀在測定油品測質(zhì)量方面的技術(shù)已經(jīng)十分成熟，紅外光譜技術(shù)在監(jiān)測潤滑油質(zhì)量變化已經(jīng)列入了ASTME2412-04標(biāo)準(zhǔn)方法。

3 結(jié)語

紅外光譜分析技術(shù)近年來在油品質(zhì)量分析技術(shù)中廣泛應(yīng)用，能夠快速采集樣本各項物理參數(shù)，測量樣本中的物理特性和化學(xué)成分，判斷油品質(zhì)量。隨著紅外光譜技術(shù)的進步，未來將不斷提高油品分析速度以及自動化水平。

[1] 趙升紅,黃毅,劉多強等.中紅外光譜技術(shù)在油品分析中的應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用,2009,28(7):6-7,19.

[2] 謝圣臣.近紅外光譜分析技術(shù)在油品分析中的應(yīng)用分析[J].商品與質(zhì)量,2016,(26):16-16.

[3] 馬樹俠.淺談近紅外光譜分析技術(shù)在油品分析中的應(yīng)用[J].中國化工貿(mào)易,2013,(8):275-275

吳雙（1989-），女助理工程師，齊齊哈爾大學(xué)，高分子化學(xué)與工程，主要技術(shù)工作：化驗分析。