电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP—OES）在发动机油元素分析中的应用

对照与基体相匹配的有机元素标准油如Conostan S-21混标或单标进行光谱分析，其特点是前处理简单、快捷，结合ICP-OES测定检出限可达0.4～300ng/g。

1 实验部分

1.1仪器与试剂

电感耦合等离子体原子发射光谱仪：PerkinEi-mer公司的Optima 2100DV型，美国。

分析天平：万分之一。

ICP有机标样：CONOSTAN公司的S-21混合标样（500μg/g）、单标Ca（5000μg/g）、元素空白油（75cst），美国。

溶剂：航煤（D80），道达尔公司。

气体：高纯氩气（99.999%）、高纯氧气（99.999%），靖江骥弘工业气体有限公司。

1.2内标、标样、空白、样品的配制

1.2.1Co内标的配制

准确称取适量的标准样品钴单标（5000μg/g），精确至0.0001，用溶剂航煤或D80稀释至浓度为5～10μg/g范围内的溶液，贮存于容积适当的干净塑料瓶中，并摇晃均匀。

1.2.2标准溶液的配制

分别准确称取适量的S-21混合标样（500μg/g）和单元素钙标样（5000μg/g），精确至0.0001，用75cst元素空白油稀释相应的倍数，配制成浓度分别为50μg/g、100μg/g、200μg/g、500μg/g，贮存于容积适当的塑料瓶中，并摇晃均匀，再用含有钴内标（5～10μg/g）的航煤稀释相同的倍数（10～20倍）。配制依据：配制的不同浓度标准油系列使被测样品中各种元素浓度落在标准工作曲线的线性范围内。

1.2.3空白溶液

准确称取75cst元素空白油，精确至0.0001，再用含有钴内标（5～10μg/g）的航煤稀释同标准溶液相同的倍数（10～20倍），贮存于容积适当的塑料瓶中，并摇晃均匀。

1.2.4试验样品的配制

选择江苏东方能源有限公司的产品汽油机油SN0W-40及所用的复合添加剂和柴油机油CH-420W-50及所用的复合添加剂，准确称取各个样品，精确至0.0001，用75cst元素空白油稀释至相应的倍数，再用含有钴内标（5～10μg/g）的航煤稀释同标准溶液相同的倍数（10～20倍），贮存于容积适当的塑料瓶中，并摇晃均匀。

1.3建立实验方法

在进行有机进样分析时常出现的如下两个问题润滑油黏度都比较大，必须用低黏度的有机溶剂进行稀释，通过雾化器在雾化室雾化，以气溶胶形式导入等离子体放电：

（1）有机物分解时会吸收较大能量，从而改变等离子体组成，影响等离子体的放电稳定性，甚至会使等离子体炬焰熄灭；因此在设置仪器参数时选择了较高的入射功率，只有将功率提高到1.4～1.5kW才能获得比较稳定的光谱信号；仪器参数见表1。

（2）有机物分解时产生的炭粒可能沉积在等离子体矩管的内管和中管的末端，使炬管局部和全部堵塞；由于有机进样分析中冷却气、辅助气和载气三者流量的大小对炬馅的稳定性影响较大，因此为了减少CN带发射的影响，提高信背比，防止炬管积炭，要求有较大流量的冷却气和辅助气，在设置仪器参数时选择了合适的等离子体气体流量、辅助气体流量和雾化器气体流量等；见表1。

以上条件可根据情况有所改变，但同一批标准和样品的仪器条件必须一致。

2 结果与讨论

仪器的工作参数直接影响测定灵敏度和精密度，一般需要通过多次试验优化得到仪器工作参数，影响ICP光谱分析的主要工作参数是高频功率，雾化气流量和观测高度。随RF功率从900～1500W的逐渐增大，各元素分析谱线的强度逐渐增强，但增幅逐渐减小，功率增加使测光区的温度升高，样品得到充分原子化，这样既能提高测定灵敏度，又能有效消除化学干扰；同时当功率增大时，信背比随功率的增大而变小，本实验功率选取1500W。在1500W的功率条件下，雾化气流量从0.4～1.0L/min改变，随着雾化气流量增大，谱线强度降低，要选用较高的雾化流量，这样有利于雾化效率的增强。

2.1分析线的选择

对待测的P、Zn、Ca、Mo等4种元素，通过对空白、标准溶液分析扫描，对谱图进行对比，并利用Winlab32软件中examine所提供的功能，逐一检查各元素的波长，选择谱线干扰少、灵敏度适宜、强度适中的谱线做分析线，选择的谱线见表2。

2.2方法的检出限

为了考察新建方法、优化的仪器参数和加氧系统对各元素检出限的影响，根据优化条件进行检出限实验，实验中分别测定了油品中21项元素的检出限，连续测定试剂空白溶液11次，以3倍标准偏差计算元素的检出限，见表3。

2.3标准溶液工作曲线，相关系数

在给定的仪器条件下，分析元素Mo、P、Ca、Zn空白溶液、标准溶液。

各元素的分析谱线和检出限见表4，标准曲线见图1～图4。

2.4内标法的应用

在等离子发射光谱分析中，光谱干扰主要是谱线干扰，由于在谱线选择时通过选择合适的分析谱线避开了谱线问的相互干扰，背景干扰则利用仪器软件的扣除背景功能选择一至二个适宜的背景扣除点，作同步背景扣除，可以很好地消除基体效应。但在实际样品分析时，很难保证标准曲线与样品的基体完全一致，由此引起的物理干扰可以由内标法消除。它是相对强度法，即待测元素的强度值和内标元素强度值的比值，可以减少实验过程中工作条件的变化对谱线强度的影响，提高分析准确度和精确度。

等离子体中的氧气彻底解决了油品直接进样分析过程中的积炭现象，从而对样品数据的相对标准偏差（RSD）也有所提高，以下是对发动机油样品及其使用的发动机油复合添加剂进行测定，实验结果见表5～表10。

从表5～表8可以看出：相对标准偏差RSD都在3%以下，完全满足油品分析的要求。

从表9和表10可以看出在测试的准确性方面很好，误差在2%以下。

3 结论

通过电感耦合等离子原子发射光谱（ICP-OES）方法可以对发动机油产品研发的样品调合测试和大样生产具有测试指导作用，有利于配方的优化，在产品质量控制及原料的检验控制方面也起到关键作用。

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