原子吸收光譜法測(cè)定車用汽油中金屬含量的研究

辛如雪

（內(nèi)蒙古自治區(qū)石油化工監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，內(nèi)蒙 呼和浩特 010010）

自21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的汽車工業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展的時(shí)代。然而隨著汽車保有量的增加，隨之而來(lái)的是嚴(yán)重的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。因?yàn)槠嚨奈矚馀欧盼廴疽呀?jīng)成為了我國(guó)大氣環(huán)境污染的主要污染來(lái)源之一。而車用汽油作為汽車的燃料，其品質(zhì)高低是影響尾氣排放的決定性因素，其中，車用汽油中的金屬成分便是不利因素之一[1]。

車用汽油中的金屬元素，一部分來(lái)源于汽油在制造、貯存、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中接觸到的金屬容器；一部分則是來(lái)源于人為添加的金屬添加劑[2]。為了提高車用汽油的抗爆性，可在汽油中加入抗爆劑，而金屬型抗爆劑因其抗暴性能優(yōu)越，被廣泛使用。更是有鉛基、錳基、鐵基、銅基、鋰基及稀土基等不同種類。

近些年來(lái)，由于環(huán)境污染等問(wèn)題日益突出，金屬型抗爆劑的使用也受到了限制。根據(jù)最新實(shí)施的車用汽油（VI）標(biāo)準(zhǔn)，Pb含量的上限為0.005g/L, Mn含量的上限為0.002 g/L, Fe含量的上限為0.01 g/L。由此可見(jiàn)，建立車用汽油中的金屬含量檢測(cè)分析是十分必要的[3]。

目前國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的有關(guān)汽油中金屬的測(cè)定方法有多種。如分光光度法、原子吸收光譜法、電感耦合高頻等離子體發(fā)射光譜法、色散X射線熒光法等等。而根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《車用汽油》GB17930-2016，金屬元素鉛、錳、鐵對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)方法分別為GB/T 8020《汽油中鉛含量的測(cè)定—原子吸收光譜法》、SH/T 0711《汽油中錳含量測(cè)定法—原子吸收光譜法》和SH/T 0712《汽油中鐵含量測(cè)定法—原子吸收光譜法》。由此可見(jiàn)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦信任的檢測(cè)方法為原子吸收光譜法。下面，本文就對(duì)此展開(kāi)一些討論。

1 原子吸收光譜法（AAS）

原子吸收光譜法（AAS）,其原理基于蒸汽中被測(cè)元素的基態(tài)原子對(duì)特征譜線的吸收作用。它最大的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、準(zhǔn)確性好、分析速度快，加之實(shí)際操作起來(lái)較為簡(jiǎn)便迅速，逐漸被人們廣泛使用于各個(gè)領(lǐng)域。

1.1 儀器條件

本文使用的是PE系列原子吸收分光光度計(jì)。能夠進(jìn)行背景校正，配有鉛錳鐵的空心陰極燈。按照操作手冊(cè)推薦條件調(diào)節(jié)儀器，使用空氣—乙炔火焰，優(yōu)化原子化條件，得到藍(lán)色的貧燃氧化火焰。由于有機(jī)物在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的背景干擾信號(hào)，因此需要采用儀器的扣背景功能，扣除有機(jī)物對(duì)測(cè)定的干擾影響，從而得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。

在波長(zhǎng)283.3nm處，測(cè)定Pb含量，波長(zhǎng)279.5nm處測(cè)定Mn含量，波長(zhǎng)248.3nm處測(cè)定Fe含量。

1.2 方法概要

待測(cè)車用汽油試樣用碘—甲苯溶液處理后，用氯化甲基三辛基銨—MIBK或MIBK溶液稀釋，在相應(yīng)波長(zhǎng)處分別對(duì)三種金屬含量進(jìn)行測(cè)定。

1.3 實(shí)驗(yàn)試劑

（1）結(jié)晶碘（2）甲苯（3）氯化甲基三辛基銨（4）甲基異丁基酮（MIBK）（5）溶劑油（6）氯化鉛（7）磺酸錳（8）二環(huán)戊二烯基合鐵（二茂鐵）

注：甲苯屬于易燃品，且吸入有害。氯化甲基三辛基銨和甲基異丁基酮屬中等毒性。使用時(shí)應(yīng)注意通風(fēng)，并避免吸入和接觸皮膚。

因此我們?cè)谶M(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，要盡量使用防護(hù)裝置，以保護(hù)實(shí)驗(yàn)員的個(gè)人健康。通常我們?cè)谕L(fēng)良好的通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并且佩戴有機(jī)蒸氣濾毒防護(hù)面罩，一次性丁腈橡膠手套和防護(hù)眼罩。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

分別以氯化鉛和二茂鐵溶解于10%（V/V）氯化甲基三辛基銨—MIBK溶液，磺酸錳溶于MIBK，配制為質(zhì)量濃度為1321mg/L的Pb標(biāo)準(zhǔn)溶液，和質(zhì)量濃度為264.20 mg/L的Mn、Fe標(biāo)準(zhǔn)溶液。Pb標(biāo)準(zhǔn)溶液繼續(xù)以1%（V/V）氯化甲基三辛基銨—MIBK溶液稀釋至264.20mg/L。

根據(jù)方法標(biāo)準(zhǔn)要求，用移液管分別準(zhǔn)確移取相應(yīng)體積的質(zhì)量濃度為264.20 mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入5mL1%（V/V）氯化甲基三辛基銨—MIBK溶液（注：Mn標(biāo)準(zhǔn)溶液中無(wú)需加入），再以MIBK稀釋。

配得的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度分別為：Pb（2.64mg/L、5.28mg/L、13.21mg/L、26.42mg/L）；Mn（13.21 mg/L、26.42 mg/L、39.63 mg/L）；Fe（5.28 mg/L、13.21 mg/L、26.42 mg/L）。需要注意Pb、Mn、Fe不同系列之間濃度存在細(xì)微的差別。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線溶液的配制

在50 mL容量瓶中加入30mLMIBK和5mL溶劑油，分別依次加入5mL上述Pb、Mn、Fe系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。

并準(zhǔn)備不加標(biāo)準(zhǔn)溶液的試劑空白。向容量瓶中加入0.1mL碘—甲苯溶液，搖勻，反應(yīng)約一分鐘后，再加入5mL1%（V/V）氯化甲基三辛基銨—MIBK溶液（注：Mn標(biāo)準(zhǔn)溶液中無(wú)需加入），再以MIBK稀釋至刻度，并混合均勻。

1.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

在原子吸收分光光度計(jì)中依次噴入Pb、Mn、Fe系列標(biāo)準(zhǔn)工作曲線溶液，記錄吸光度，使用軟件自動(dòng)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.7 未知樣品的濃度測(cè)定

在50 mL容量瓶中加入30mL MIBK和5mL溶劑油，加入5mL車用汽油樣品。向容量瓶中加入0.1mL碘—甲苯溶液，搖勻，反應(yīng)約一分鐘后，再加入5mL1%（V/V）氯化甲基三辛基銨—MIBK溶液（注：Mn標(biāo)準(zhǔn)溶液中無(wú)需加入），再以MIBK稀釋至刻度，并混合均勻。

通過(guò)原子吸收分光光度計(jì)感應(yīng)到的吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上進(jìn)行計(jì)算，得到未知樣品的濃度。

1.8 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

本文從大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中隨機(jī)選取部分?jǐn)?shù)據(jù)如下。車用 汽 油 中 的 鉛 含 量（mg/L）：0.43, 0.43, 0.43, 0.87, 0.25,0.56,0.49,0.19,0.31,0.31。 錳 含 量（mg/L）：0.8, 2.3, 1.7,3.0,0.8,0.8,1.0,1.4,1.5,5.5。鐵含量（mg/L）：0.59， 0.78,0.78,1.16,1.3 5,1.16,0.59,0.59,1.74,0.78。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，Pb含量基本很小，Mn含量和Fe含量稍大，且大部分滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的限值要求。

2 結(jié)論

從上述結(jié)果可見(jiàn)，車用汽油的煉油工藝有所改變。曾被廣泛使用的四乙基鉛已經(jīng)基本不可見(jiàn)，但仍含有Mn基和Fe基。

根據(jù)相關(guān)研究資料表明，應(yīng)用范圍最廣的Mn基抗爆劑MMT（甲基環(huán)戊二烯三羰基錳）在提高汽油抗爆性的同時(shí)，可使尾氣中有害氣體排放量顯著降低。而二茂鐵添加至車用汽油中可顯著消除爆震現(xiàn)象，同時(shí)可以提高燃燒熱和功率，從而達(dá)到節(jié)能減排的效果。但是MMT在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)會(huì)形成沉積物，縮短火花塞壽命，同時(shí)會(huì)堵塞尾氣處理催化劑，長(zhǎng)期使用這種汽油的情況下，無(wú)論是車輛性能還是環(huán)境都將受到不良影響。排放到環(huán)境中的過(guò)量錳還會(huì)對(duì)人體的神經(jīng)、消化以及生殖系統(tǒng)產(chǎn)生顯著影響。而鐵基抗爆劑也容易引起發(fā)動(dòng)機(jī)異常磨損和導(dǎo)致火花塞陰極短路失靈。

基于這些危害，繼續(xù)測(cè)定車用汽油中金屬含量是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，是有著十分重要的意義的。