● 陽(yáng)泉市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試所 王騰飛

淺談紫外熒光法測(cè)定油品硫含量的影響因素

● 陽(yáng)泉市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試所 王騰飛

當(dāng)前我國(guó)所面臨的空氣污染問(wèn)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(dòng)車(chē)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(guò)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(cè)的準(zhǔn)確性對(duì)于環(huán)境保護(hù)有重要的意義。本文主要簡(jiǎn)述紫外熒光法測(cè)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?lèi)產(chǎn)品中主要是車(chē)用汽油和車(chē)用柴油，這類(lèi)油品中普遍含有硫化物，而硫化物不僅對(duì)油品的質(zhì)量有一定的影響，而且對(duì)使用它的車(chē)用設(shè)備具有強(qiáng)烈的腐蝕性，并且使用后會(huì)有大量的二氧化硫排出。控制油品中的硫含量不僅能大大改善油品的質(zhì)量，而且能大幅減少對(duì)空氣的污染。因此，油品中硫含量的準(zhǔn)確測(cè)定尤為重要，同時(shí)也是一個(gè)檢驗(yàn)工作者的重要職責(zé)。油品中的硫含量的檢測(cè)方法多樣，但是隨著對(duì)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(cè)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(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)室中被廣泛推廣應(yīng)用。筆者通過(guò)多年來(lái)的一線工作，對(duì)紫外熒光法測(cè)定硫含量頗有一些心得，現(xiàn)將檢驗(yàn)過(guò)程中的一些注意事項(xiàng)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(guò)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(huì)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(huì)通過(guò)躍遷變?yōu)榛鶓B(tài)，與此同時(shí)會(huì)發(fā)射出光子，光子轉(zhuǎn)為光信號(hào)，光信號(hào)會(huì)被光電倍增管接收并且放大，最后將收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。通過(guò)計(jì)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(hào)。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(yàn)油品中的總硫含量成正比關(guān)系，這樣就可通過(guò)測(cè)定熒光強(qiáng)度來(lái)測(cè)定油品中的總硫含量。

分析步驟

筆者單位使用的是符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的國(guó)創(chuàng)分析儀器有限公司生產(chǎn)的TS-3000型熒光硫儀器。在開(kāi)始試驗(yàn)前，應(yīng)首先將氧氣、氬氣打開(kāi)，吹掃管路10 min左右，然后打開(kāi)電源開(kāi)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(jì)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(cè)油品，然后通過(guò)自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣。待儀器分析結(jié)束后，電腦會(huì)根據(jù)之前做出的標(biāo)準(zhǔn)曲線自動(dòng)計(jì)算出油品的硫含量，并自動(dòng)求得平均值。

影響因素

1.試驗(yàn)室條件

因?yàn)楸驹囼?yàn)所使用標(biāo)準(zhǔn)油品、試樣微量，所以試驗(yàn)環(huán)境對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響很大，不同的溫度、濕度，以及空氣對(duì)流都會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生很大影響。為了使檢驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定，試驗(yàn)環(huán)境應(yīng)做到：

（1）本試驗(yàn)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(shí)進(jìn)行其他試驗(yàn)項(xiàng)目，否則會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾。

（2）試驗(yàn)環(huán)境溫度要保持穩(wěn)定，并且環(huán)境溫度不宜過(guò)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(huì)直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（3）試驗(yàn)室在試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)關(guān)閉門(mén)窗，使室內(nèi)空氣保持穩(wěn)定，沒(méi)有強(qiáng)對(duì)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(huì)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(cè)定硫含量的原理，試驗(yàn)中油品燃燒生成二氧化硫的含量尤為重要，因此試驗(yàn)的整個(gè)氣路必須密封。對(duì)整個(gè)儀器的氣路進(jìn)行密閉性檢測(cè)，是試驗(yàn)前必做工作。通過(guò)檢測(cè)保證氣路無(wú)泄漏無(wú)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(kāi)機(jī)前應(yīng)先打開(kāi)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(duì)長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有使用過(guò)的儀器或新買(mǎi)來(lái)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(guò)程中，應(yīng)該通入過(guò)量的裂解氧氣，這樣才能保證油品可以完全燃燒，否則會(huì)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(yàn)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?，以促進(jìn)油品的氣化。

5.標(biāo)準(zhǔn)曲線的選定

實(shí)際操作過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)曲線的確定應(yīng)由待測(cè)油品中硫含量的大致濃度來(lái)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(cè)油品濃度的區(qū)間。

6.裂解溫度的影響

高溫裂解爐用來(lái)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(guò)低，會(huì)造成試樣不完全燃燒，二氧化硫生成量偏低，從而導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏低；而如果溫度過(guò)高，則會(huì)生成三氧化硫，還會(huì)縮短石英裂解管的使用時(shí)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(cè)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(lái)確定。通過(guò)對(duì)市場(chǎng)油品含硫量進(jìn)行大概預(yù)估，然后進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)于含硫量較大的車(chē)用柴油可以減小進(jìn)樣量，而對(duì)于含硫量較小的車(chē)用汽油就可以增加進(jìn)樣量。筆者通過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)，總結(jié)出車(chē)用柴油可以選擇進(jìn)樣8 μL，車(chē)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(dòng)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(lái)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(yǔ)

利用紫外熒光法測(cè)定油品硫含量的試驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，但需要注意的事項(xiàng)頗多，且結(jié)果精確度高，因而在日常檢驗(yàn)檢測(cè)中經(jīng)常被用到，在平時(shí)工作中注意上述問(wèn)題，就會(huì)大大提高檢測(cè)的精確度，從而提高檢測(cè)的效率。