熒光光譜法測定平衡催化劑中鈣含量方法研究

侯繼兵 趙研茹（中國石油蘭州石化公司催化劑廠，甘肅 蘭州 730060）

熒光光譜法測定平衡催化劑中鈣含量方法研究

侯繼兵 趙研茹（中國石油蘭州石化公司催化劑廠，甘肅 蘭州 730060）

本文主要討論了用X射線熒光光譜儀測定平衡催化裂化催化劑中鈣含量的分析方法，考察了影響測定的各種因素，建立了相應(yīng)的工作曲線，并對其準(zhǔn)確性和重復(fù)性進(jìn)行了考察。

熒光光譜儀；平衡催化劑；鈣含量

1 方法原理

X射線作為高能輻射源，利用高能輻射源激發(fā)元素產(chǎn)生特征X射線，在理想狀態(tài)下特征X射線強(qiáng)度與受激元素及其濃度存在線性關(guān)系。因此，通過測量試樣中某元素特征X射線的強(qiáng)度，采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行校準(zhǔn)和校正，便可求出該元素在試樣中的百分含量。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與設(shè)備

X射線熒光光譜儀AxiosmAX（荷蘭帕納克）

自動壓樣機(jī)：(0～500)MPa

箱式電阻爐：（0～900）℃

研缽：φ220mm

分析天平:0.0001g

2.2 試劑與材料

碳酸鈣（CaCO3),優(yōu)級純

硫酸鎳（NiSO4·H2O），優(yōu)級純

氧化硅（SiO2），光譜純

氧化鋁（Al2O3），光譜純

2.3 選擇X射線管激發(fā)電壓和電流

X射線熒光強(qiáng)度與一次輻射強(qiáng)度、波長、熒光譜線波長、射線在樣品中的吸收等多種因素有關(guān)。通常情況下，電壓電流的大小直接影響激發(fā)強(qiáng)度，升高電壓可以提高激發(fā)電位高的譜線的X射線熒光強(qiáng)度，升高電流則可提高激發(fā)電位低的譜線的X射線熒光強(qiáng)度，但過高的電壓電流會縮短X射線管的使用壽命[2]。所以選擇的工作管流、管壓分別為30mA、100kV。

2.4 晶體的選擇與分析譜線的確定

選擇鈣含量較高的樣品，通過測試確立元素的最佳分析條件，見表1。

表1 鈣元素測量條件

2.5 標(biāo)準(zhǔn)樣品制備

模擬平衡催化劑中各元素含量，用Al2O3、SiO2、CaCO3按不同梯度配制8個標(biāo)準(zhǔn)樣品。混合均勻，加入少許無水酒精，在瑪瑙研缽中研磨2小時，烘干作為標(biāo)準(zhǔn)樣品，結(jié)果見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)樣品鈣含量

2.6 工作曲線的繪制

選擇所測元素的特征譜線，測量角度（2θ），測量時間及脈沖高度（PHA）等條件。測量標(biāo)樣中鈣元素的強(qiáng)度，選擇適當(dāng)系數(shù)，并通過參量計(jì)算方程，由計(jì)算機(jī)自動處理繪制鈣元素的工作曲線，如圖1所示:

圖1 鈣元素工作曲線

由圖1可以看出，標(biāo)樣中鈣含量(橫坐標(biāo))與其熒光強(qiáng)度(縱坐標(biāo))呈線性關(guān)系，關(guān)系式為Y=40.522X+0.0789，相關(guān)系數(shù)R=1.0000。

3 結(jié)果與討論

3.1 樣品制樣壓力的選擇

在樣品制備過程中壓力的選擇至關(guān)重要，它關(guān)系到分析樣片的緊密、牢固程度、樣品中各元素的強(qiáng)度、保存期限等問題。制樣壓力過小，樣品不能成型，而且樣品表面不光滑，有粉末，會對儀器造成污染；壓力過大，會造成壓樣機(jī)的負(fù)荷過大，影響壓樣機(jī)的使用壽命。實(shí)驗(yàn)中選擇壓樣機(jī)壓力為300MPa，保壓10s。

3.2 焙燒溫度的選擇

選取2個樣品考察焙燒溫度對平衡催化劑中鈣元素的影響（焙燒1h），樣品在不同溫度焙燒1小時，鈣含量變化很小。故后續(xù)試驗(yàn)不對樣品進(jìn)行預(yù)焙燒處理。

3.3 鎳元素對鈣含量的影響

平衡催化劑中元素較多，在熒光光譜分析中，各元素間存在相互干擾。元素光譜線的重疊干擾分為波長重疊或能量重疊。波長重疊是干擾線的光譜與分析線光譜的波長相同或分析線的光譜波長與較重元素光譜的高次反射波長（nλ）值相同。能量重疊是干擾線與脈沖線的脈沖高度分布重疊。根據(jù)平衡催化劑中各元素譜線分析，鎳元素的譜線對鈣元素有干擾，所以進(jìn)行試驗(yàn)考察。

選擇催化裂化催化劑，放入500℃箱式電阻爐焙燒1h烘去水分，加入烘干的硫酸鎳和碳酸鈣，配制含相同鈣含量，不同鎳含量的樣品，放入研缽研細(xì)混勻，壓片進(jìn)行分析。

3.4 準(zhǔn)確性考察

為驗(yàn)證工作曲線的準(zhǔn)確性，用本方法測定各煉廠的平衡催化劑樣品，并與等離子發(fā)射光譜法進(jìn)行結(jié)果對比。

準(zhǔn)確性考察結(jié)果：工業(yè)樣品準(zhǔn)確性考察中，鈣含量相對偏差最大值4.69%，準(zhǔn)確性較好。

3.5 重復(fù)性考察

重復(fù)性考察結(jié)果：重復(fù)性考察中鈣含量相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均低于5%，重復(fù)性較好。