应用方案 | 微波消解-AAS法测定石油焦中Na、Ca、Fe、V、Ni

一、引言

石油焦是炼油厂原油炼制加工剩余的最终产品，视其质量可用于制石墨、冶炼和化工等工业。石油焦灰分中的金属元素对石油焦等级的评定有很大影响，间接影响到制备石墨、电极等的品质，杂质如铁、钒、钴、镍含量越少，等级越高。优质石油焦中，杂质含量低，需要方法有较低的检出限，杂质元素种类较多，相互之间的测定干扰也不可不考虑。选择一种快速、灵敏、准确地检测方法非常重要，目前行业中常用的检测方法是行业标准SN/T 1830-2006原子吸收分光光度法（AAS）。

原子吸收分光光度计是我公司传统产品之一，先后共有二十余种型号投入市场，仪器性能稳定，自动化程度高，具有清晰流畅的软件界面，操作简便灵活的特点。本实验选择自备石油焦样品，首先将样品用马弗炉高温烧至灰白或灰黑色，然后采用微波消解前处理，得到澄清溶液，微波消解处理液用原子吸收火焰法检测Na、Ca、Fe、Ni，用石墨炉检测V，样品处理三份，计算精密度考察稳定性。本实验检测仪器采用北京海光仪器公司研发的GGX-910塞曼火焰原子吸收分光光度计和GGX-920塞曼石墨炉原子吸收分光光度计。

二、实验部分

2.1 试剂和样品

硝酸：优级纯

氢氟酸：优级纯

30% 过氧化氢：优级纯

2.2 仪器

塞曼火焰原子吸收分光光度计（GGX-910，北京海光仪器有限公司）；

塞曼石墨炉原子吸收分光光度计（GGX-920，北京海光仪器有限公司）；

微波消解仪（HGW-60，北京海光仪器有限公司）。

2.3 样品前处理

称取20 g石油焦样品于陶瓷坩埚中，记录坩埚质量和样品质量，将坩埚放入电热马弗炉700-850℃（注意灼烧时要有氧气通入）灼烧至石油焦变成灰白或深灰色粉末，冷却后称量，计算样品灰分。准确称取灰分0.02 g（精确至0.0001 g）于微波消解罐内杯中加入5 mL硝酸和2 mL氢氟酸，静置10 min后加入2 mL 30% 过氧化氢，再静置10 min后加盖拧紧，按设定微波消解程序进行消解（见表1）。反应完成冷却后卸掉消解罐，将内杯放至赶酸板中于180 ℃下赶酸至湿盐状，加入少量水和1 mL硝酸，继续加热至残渣完全溶解后停止加热，冷却至室温，转移至100 mL容量瓶中，用水定容后摇匀待测。用测定结果折合灰分的百分比，得到石油焦样品中待测元素含量。同时做试剂空白试验。

表1 微波消解程序

2.4 仪器条件和外标曲线

将所得到的微波消解液分别用火焰法检测Na、Ca、Fe、Ni，用石墨炉检测V，仪器分析条件见表2，石墨炉升温程序见表3。

表2 仪器工作条件

表3 石墨炉升温程序

分别逐级稀释Na、Ca、Fe、Ni、V标准溶液，配制石墨炉曲线母液、火焰镉标准系列，用1% HNO₃定容，其中Ca的标准溶液需要0.1%的氯化镧作为“释放剂”。石墨炉法选择自动稀释方式制作外标曲线，火焰法制作标准系列，外标法定量。在优化最佳条件下分别绘制石墨炉和火焰法标准曲线，线性范围分别为0.5-5 mg/L、0.5-5 mg/L、0.2-2 mg/L、0.2-2 mg/L和20-100 μg/L。

表4 标准曲线方程、相关系数和检出限

2.5 测试和结果

表5 石油焦样品测定结果

三、结果与讨论

根据表4可以看出，运用GGX-910塞曼火焰原子吸收分光光度计和GGX-920塞曼石墨炉原子吸收分光光度计分别检测Na、Ca、Fe、Ni、V五种元素，分别在0.5-5 mg/L、0.5-5 mg/L、0.2-2 mg/L、0.2-2 mg/L和20-100 μg/L范围内线性良好，标准曲线方程相关系数在0.9991- 0.9999之间。根据表5的测试结果可以看出，方法重复性良好，三次独立实验之间的相对相差小于5%，说明测量有较好的稳定性。