Prodigy 7对油品中20种元素的测定
前言
电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP）自20世纪70年代年问世以来，由于其可以测定有机、水基样品的各种元素含量，以及宽广的线性范围，等离子体发射光谱仪被广泛的应用在石油、石化检测中。各种不同类型的有机样品经过简单的稀释后，可以直接用ICP测试。
本实验使用由Teledyne Leeman Labs公司生产的Prodigy 7 ICP-OES来测定石油样品中各元素的含量。P7同时具有高灵敏度、自动波长校准、背景校准等优势，使样品测量更加简便快捷，结果更加准确。
实验
使用含钴元素5ppm高纯度煤油来稀释待测样品与标准样品，钴元素为内标，消除不同石油样品由于粘度不同而对雾化效率造成的影响。两套样品按照表1所示进行稀释。第一套样品中不添加任何标样，第二套样品中加入多元素标样，各元素加标浓度为2ppm。通过计算加标回收率来检验本方法的准确性。
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表1样品处理 |
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样品 |
稀释 |
内标 |
加标 |
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1# |
柴油 |
1:10 |
5ppm钴（Co） |
无 |
|
燃油 |
1:10 |
5ppm钴（Co） |
无 |
|
|
原油 |
1:100 |
5ppm钴（Co） |
无 |
|
|
2# |
柴油 |
1:10 |
5ppm钴（Co） |
多元素混标 |
|
燃油 |
1:10 |
5ppm钴（Co） |
多元素混标 |
|
|
原油 |
1:100 |
5ppm钴（Co） |
多元素混标 |
|
|
内标钴元素加入加入高纯度煤油中，待稀释样品用 各元素加标浓度为2ppm。 |
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仪器
Prodigy7是一款采用中阶梯光栅结合百万像素大面积COMS（L-CMOS）检测器焦距500mm的紧凑型ICP-OES设备。28 x 28mm的大面积CMOS检测器的有效面积明显超过目前ICP设备常用的固态检测器，这就使得Prodigy7的光学分辨率要优于其他固态检测器的ICP设备。检测器连续波长覆盖范围165-1100nm，所以Prodigy7可以在不牺牲波长范围或分辨率的前提下一次读数就能够完成ICP光谱所有元素的读取。这种检测器先天就具备防止过度曝光的能力，非破坏性读取的线性范围达到6个数量级。Prodigy7仍采用40.68MHz水冷RF发生器，使其在满足各种复杂基质样品分析的前提下仍可实现常规有机物分析。
仪器操作条件
样品测量过程中，峰值计算前进行了背景校正，可以提高精度检出限，径向观测。仪器操作条件如表2所示：
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表2仪器操作条件 |
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仪器 |
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RF功率 |
1.2kW |
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冷却气 |
12L/min |
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辅助气 |
1.2L/min |
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雾化气 |
35psi |
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进样系统 |
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雾化器 |
V型槽雾化器 |
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雾化室 |
有机雾化室 |
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矩管 |
石英矩管 |
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中心管 |
直径1.1mm |
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样品 |
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|
内标 |
钴（Co） |
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积分时间 |
30s |
工作曲线
工作曲线所用标准样品通过稀释100ppm VHG V23多元素标样制得。标样和样品的稀释在重量-重量的基础上进行。标准样品的浓度分别为：0,1.0,2.5,5ppm。
图1典型工作曲线
结果
检出限
径向观测模式下，需要检查本仪器各待测元素的检出限。空白样品重复测量10次，3倍标准偏差即为检出限。如表3所示：
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1:10油品检出限：煤油基体 |
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元素 |
波长（nm） |
DL（mg/L） |
|
Ag |
328.068 |
0.001 |
|
Al |
208.215 |
0.001 |
|
Ba |
455.403 |
0.0004 |
|
Ca |
396.847 |
0.0004 |
|
Cd |
214.441 |
0.001 |
|
Cr |
267.716 |
0.001 |
|
Cu |
324.754 |
0.002 |
|
Fe |
259.94 |
0.001 |
|
Mg |
279.553 |
0.0001 |
|
Mn |
257.61 |
0.0004 |
|
Mo |
281.615 |
0.003 |
|
Ni |
221.648 |
0.004 |
|
Na |
589.592 |
0.024 |
|
P |
213.618 |
0.012 |
|
Pb |
220.353 |
0.029 |
|
Si |
251.611 |
0.006 |
|
Sn |
189.991 |
0.030 |
|
Ti |
334.941 |
0.001 |
|
V |
309.311 |
0.001 |
|
Zn |
202.548 |
0.001 |
样品
点燃等离子后，对仪器进行15min的预热，表3列出了本实验工作曲线使用的空白样品和标准样品。工作曲线完成后可以进行样品分析，柴油、燃油、原油的结果分别在表4、表5、表6中，单位为百万分之一（ppm）；表中还给出了各待测元素的加标回收率、RSD。如某元素的测量结果小于表3中的检出限，则以＜DL表示。
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表4柴油测试结果 |
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元素 波长（nm） |
结果（mg/L） |
加标回收率% |
RSD% |
|
Ag328.068 |
＜DL |
93.9 |
0.2 |
|
Al208.215 |
7.00 |
96.4 |
0.2 |
|
Ba455.403 |
＜DL |
97.2 |
0.1 |
|
Ca396.847 |
0.74 |
97.3 |
0.1 |
|
Cd214.441 |
＜DL |
95.6 |
0.2 |
|
Cr267.716 |
＜DL |
98.5 |
0.2 |
|
Cu324.754 |
＜DL |
96.1 |
0.2 |
|
Fe259.94 |
4.27 |
96.8 |
0.1 |
|
Mg279.553 |
＜DL |
99.8 |
0.2 |
|
Mn257.61 |
＜DL |
98.5 |
0.1 |
|
Mo281.615 |
＜DL |
98.3 |
0.3 |
|
Ni221.648 |
3.33 |
97.5 |
0.1 |
|
Na589.592 |
1.03 |
98.8 |
0.07 |
|
P213.618 |
0.12 |
96.6 |
0.7 |
|
Pb220.353 |
＜DL |
98.6 |
0.5 |
|
Si251.611 |
0.15 |
97.3 |
0.2 |
|
Sn189.991 |
＜DL |
99.1 |
0.2 |
|
Ti334.941 |
＜DL |
97.6 |
0.1 |
|
V309.311 |
7.08 |
97.1 |
0.2 |
|
Zn202.548 |
＜DL |
97.1 |
0.1 |
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表5燃油测试结果 |
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元素 波长（nm） |
结果（mg/L） |
加标回收率% |
RSD% |
|
Ag328.068 |
＜DL |
93.1 |
0.5 |
|
Al208.215 |
＜DL |
93.6 |
0.4 |
|
Ba455.403 |
＜DL |
94.7 |
0.4 |
|
Ca396.847 |
＜DL |
94.7 |
0.3 |
|
Cd214.441 |
＜DL |
93.9 |
0.4 |
|
Cr267.716 |
＜DL |
95.5 |
0.4 |
|
Cu324.754 |
＜DL |
95.2 |
0.3 |
|
Fe259.94 |
＜DL |
95.1 |
0.4 |
|
Mg279.553 |
＜DL |
97.2 |
0.4 |
|
Mn257.61 |
＜DL |
96.3 |
0.4 |
|
Mo281.615 |
＜DL |
95.1 |
0.7 |
|
Ni221.648 |
＜DL |
94.8 |
0.4 |
|
Na589.592 |
0.95 |
89.9 |
0.2 |
|
P213.618 |
＜DL |
93.9 |
0.1 |
|
Pb220.353 |
＜DL |
96.2 |
0.08 |
|
Si251.611 |
＜DL |
93.4 |
0.7 |
|
Sn189.991 |
＜DL |
91.1 |
0.5 |
|
Ti334.941 |
＜DL |
94.9 |
0.4 |
|
V309.311 |
＜DL |
94.6 |
0.4 |
|
Zn202.548 |
＜DL |
95.2 |
0.5 |
|
表6原油测试结果 |
|||
|
元素 波长（nm） |
结果（mg/L） |
加标回收率% |
RSD% |
|
Ag328.068 |
＜DL |
107.6 |
0.9 |
|
Al208.215 |
1.86 |
105.9 |
0.6 |
|
Ba455.403 |
＜DL |
110.8 |
0.6 |
|
Ca396.847 |
7.09 |
109.6 |
0.4 |
|
Cd214.441 |
＜DL |
104.6 |
0.5 |
|
Cr267.716 |
＜DL |
107.8 |
0.4 |
|
Cu324.754 |
＜DL |
107.1 |
0.5 |
|
Fe259.94 |
＜DL |
109.6 |
0.4 |
|
Mg279.553 |
＜DL |
110.6 |
0.4 |
|
Mn257.61 |
＜DL |
109.4 |
0.7 |
|
Mo281.615 |
＜DL |
109.1 |
0.4 |
|
Ni221.648 |
＜DL |
105.8 |
0.4 |
|
Na589.592 |
18.7 |
108.0 |
0.1 |
|
P213.618 |
＜DL |
107.5 |
0.5 |
|
Pb220.353 |
＜DL |
109.2 |
0.2 |
|
Si251.611 |
＜DL |
106.8 |
0.2 |
|
Sn189.991 |
＜DL |
108.2 |
0.8 |
|
Ti334.941 |
＜DL |
110.5 |
0.4 |
|
V309.311 |
0.18 |
109.4 |
0.6 |
|
Zn202.548 |
＜DL |
108.5 |
0.5 |
结论
本实验测得各元素加标回收率基本在90%—110%之间，且RSD都在1以下，上述结果表明Teledyne Leeman Labs的Prodigy 7可以对粘性基体样品多元素且在大浓度范围进行准确可靠地分析。本实验使用内标来消除由于样品雾化效率差异而对结果造成的影响，提高了分析结果的准确度。稳定的等离子体与元素谱峰、背景的实时测量提高了分析结果的准确度与稳定性。
Prodigy7具有稳定、充沛的40MHZ RF供电系统，高灵敏度的样品引入系统，灵活、智能的自动进样系统，以上各系统的结合使用保证了Prodigy7分析石油样品的高精密度及准确度。
下一条: 检测器种类及应用相关说明
