石油產(chǎn)品硫含量測(cè)定儀是用于檢測(cè)汽油、柴油、潤(rùn)滑油、重油等石油產(chǎn)品中硫元素含量的專用設(shè)備,常見(jiàn)測(cè)定原理包括紫外熒光法、庫(kù)侖滴定法、X 射線熒光法(EDXRF),不同原理儀器的操作流程存在差異,但核心邏輯均圍繞 “儀器校準(zhǔn)→樣品處理→檢測(cè)分析→數(shù)據(jù)輸出" 展開(kāi)。以下是通用使用方法及分原理詳細(xì)操作步驟,同時(shí)包含關(guān)鍵注意事項(xiàng),確保檢測(cè)準(zhǔn)確性與安全性。
一、操作前準(zhǔn)備(通用要求)
在啟動(dòng)儀器前,需完成基礎(chǔ)檢查與準(zhǔn)備,避免因設(shè)備或樣品問(wèn)題導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差:
儀器狀態(tài)檢查
電源:確認(rèn)主機(jī)、輔助設(shè)備(如燃燒爐、載氣發(fā)生器、電腦)供電正常,電源線無(wú)破損。
氣路:檢查載氣(如氮?dú)?、氧氣,根?jù)方法要求)鋼瓶壓力(通?!?.5MPa),氣路管線無(wú)泄漏(可用肥皂水涂抹接口處檢測(cè)),流量計(jì)顯示正常。
試劑 / 耗材:庫(kù)侖法需檢查電解液(如碘化鉀 - 冰乙酸溶液)是否澄清、無(wú)沉淀,若渾濁需更換;紫外熒光法需確認(rèn)反應(yīng)室無(wú)殘留污染物;X 射線熒光法需檢查樣品杯(一次性聚乙烯杯)、薄膜(聚丙烯膜)是否完好。
樣品準(zhǔn)備
取樣:按石油產(chǎn)品取樣標(biāo)準(zhǔn)(如 GB/T 4756)采集代表性樣品,避免樣品中混入水分、雜質(zhì)(若有雜質(zhì),需用 0.45μm 濾膜過(guò)濾)。
預(yù)處理:粘稠樣品(如重油、潤(rùn)滑油)需在 60-80℃水浴中加熱融化,攪拌均勻后冷卻至室溫,避免高溫導(dǎo)致樣品揮發(fā);易揮發(fā)樣品(如汽油)需在密閉容器中冷卻,防止組分損失。
環(huán)境要求
溫度:保持實(shí)驗(yàn)室溫度 20-25℃(波動(dòng)≤±2℃),避免高溫影響檢測(cè)器靈敏度(如熒光檢測(cè)器、X 射線探測(cè)器)。
濕度:相對(duì)濕度≤65%,潮濕環(huán)境可能導(dǎo)致電路故障或樣品吸潮。
通風(fēng):庫(kù)侖法、紫外熒光法需開(kāi)啟通風(fēng)櫥,排出燃燒產(chǎn)生的 SO?、CO?等有害氣體,避免人員中毒或儀器腐蝕。
二、分原理儀器操作步驟
不同原理的測(cè)定儀核心部件與操作流程差異較大,以下為三類主流儀器的詳細(xì)步驟:
1. 紫外熒光法硫含量測(cè)定儀(常用標(biāo)準(zhǔn):GB/T 11140、ASTM D5453)
原理:樣品在高溫燃燒爐中(900-1100℃)與氧氣反應(yīng),硫元素轉(zhuǎn)化為 SO?;SO?進(jìn)入熒光檢測(cè)器,受紫外光激發(fā)產(chǎn)生熒光,熒光強(qiáng)度與硫含量成正比,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品硫含量。
操作步驟:
開(kāi)機(jī)與預(yù)熱
依次開(kāi)啟載氣發(fā)生器(氮?dú)饧兌取?9.999%、氧氣純度≥99.5%)、燃燒爐、主機(jī)、電腦軟件,設(shè)置燃燒爐溫度(根據(jù)樣品類型:汽油 900℃、柴油 1000℃、重油 1100℃),預(yù)熱 30-60 分鐘,直至溫度穩(wěn)定、載氣流量(氮?dú)?50-100mL/min,氧氣 200-300mL/min)達(dá)標(biāo)。
儀器校準(zhǔn)
選擇 3-5 個(gè)已知硫含量的標(biāo)準(zhǔn)樣品(如 1mg/kg、10mg/kg、100mg/kg、1000mg/kg),覆蓋待測(cè)樣品的硫含量范圍。
用微量注射器(如 10μL、50μL)吸取標(biāo)準(zhǔn)樣品,注入進(jìn)樣器(進(jìn)樣速度需均勻,避免樣品飛濺),啟動(dòng)檢測(cè)程序。
軟件自動(dòng)記錄標(biāo)準(zhǔn)樣品的熒光信號(hào)強(qiáng)度,生成 “硫含量 - 熒光強(qiáng)度" 標(biāo)準(zhǔn)曲線,校準(zhǔn)相關(guān)系數(shù)需≥0.999,否則需重新校準(zhǔn)。
樣品檢測(cè)
用干凈微量注射器吸取待測(cè)樣品(取樣體積與標(biāo)準(zhǔn)樣品一致,如 10μL),若樣品粘稠,需用專用進(jìn)樣針(帶加熱功能)避免堵塞。
將樣品注入進(jìn)樣器,點(diǎn)擊軟件 “樣品檢測(cè)",儀器自動(dòng)完成燃燒、SO?傳輸、熒光檢測(cè),過(guò)程中觀察燃燒爐是否有黑煙(若有,需增大氧氣流量,避免燃燒不全)。
數(shù)據(jù)處理
檢測(cè)完成后,軟件根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線自動(dòng)計(jì)算樣品硫含量,顯示結(jié)果(如 mg/kg 或 %),同時(shí)記錄平行樣(通常做 2-3 次平行實(shí)驗(yàn))的相對(duì)偏差,要求≤5%(低硫樣品≤10%)。
關(guān)機(jī)維護(hù)
先停止進(jìn)樣,關(guān)閉燃燒爐,繼續(xù)通載氣 10-15 分鐘,待爐溫降至 300℃以下,再關(guān)閉載氣發(fā)生器、主機(jī)、電腦。
用脫脂棉蘸乙醇擦拭進(jìn)樣口、反應(yīng)室,清理燃燒管內(nèi)殘留積碳(若有積碳,可用專用清理棒或灼燒法去除)。
2. 庫(kù)侖滴定法硫含量測(cè)定儀(常用標(biāo)準(zhǔn):GB/T 17606、ASTM D2622)
原理:樣品在裂解管中(800-900℃)與氮?dú)?- 氧氣混合氣體燃燒,硫轉(zhuǎn)化為 SO?;SO?進(jìn)入電解池,與電解液(碘化鉀 - 冰乙酸溶液)中的 I??反應(yīng),消耗的 I??通過(guò)電解補(bǔ)充,電解電量與硫含量成正比(法拉第定律)。
操作步驟:
開(kāi)機(jī)與電解液準(zhǔn)備
開(kāi)啟主機(jī)、裂解爐、攪拌器,設(shè)置裂解爐溫度(輕質(zhì)油 800℃、重質(zhì)油 900℃),預(yù)熱 40 分鐘。
配制電解液:稱取 5g 碘化鉀、5g 溴化鉀,溶于 1000mL 冰乙酸中,攪拌至全溶解,倒入電解池(液面需沒(méi)過(guò)電極),開(kāi)啟攪拌器(轉(zhuǎn)速適中,避免氣泡產(chǎn)生)。
電解池平衡
點(diǎn)擊軟件 “電解平衡",儀器自動(dòng)電解電解液,生成 I??,直至電解液達(dá)到穩(wěn)定電位(通常需 5-10 分鐘),此時(shí)電解電流趨近于 0,顯示 “平衡完成"。
校準(zhǔn)與樣品檢測(cè)
校準(zhǔn):用微量注射器注入已知硫含量的標(biāo)準(zhǔn)樣品(如 50μg 硫的標(biāo)準(zhǔn)油),啟動(dòng)檢測(cè),軟件記錄電解電量,計(jì)算校準(zhǔn)系數(shù)(若偏差>3%,需重新校準(zhǔn))。
樣品檢測(cè):吸取待測(cè)樣品(體積根據(jù)硫含量調(diào)整,如低硫樣品取 20μL,高硫樣品取 5μL),注入裂解管進(jìn)樣口(用石英棉堵住進(jìn)樣口,防止樣品飛濺),啟動(dòng)檢測(cè)。
觀察電解電流變化:燃燒過(guò)程中,電流會(huì)因 SO?進(jìn)入而升高,電解補(bǔ)充 I??,待電流恢復(fù)至平衡值,檢測(cè)結(jié)束,軟件自動(dòng)計(jì)算硫含量。
關(guān)機(jī)與清理
關(guān)閉裂解爐,繼續(xù)通氮?dú)?10 分鐘,待爐溫降至 200℃以下,關(guān)閉氣體和主機(jī)。
倒掉電解池中的電解液,用蒸餾水沖洗電解池和電極 3 次,晾干后保存;若電極表面有污垢,用細(xì)砂紙輕輕打磨后清洗。
3. X 射線熒光法硫含量測(cè)定儀(常用標(biāo)準(zhǔn):GB/T 17040、ASTM D4294)
原理:X 射線管發(fā)射的初級(jí) X 射線照射樣品,樣品中硫元素的原子受激發(fā),發(fā)射特征 X 射線(熒光),特征 X 射線強(qiáng)度與硫含量成正比,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣品校準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果。
操作步驟:
開(kāi)機(jī)與預(yù)熱
開(kāi)啟主機(jī)、電腦軟件,X 射線管預(yù)熱 20-30 分鐘(避免突然高壓損壞 X 射線管),設(shè)置檢測(cè)參數(shù)(如管電壓 30kV、管電流 50μA,根據(jù)儀器型號(hào)調(diào)整)。
樣品制備
液體樣品:將樣品倒入一次性樣品杯(容積約 3-5mL),覆蓋聚丙烯薄膜(無(wú)褶皺、無(wú)氣泡),用壓蓋密封,放在樣品臺(tái)上。
固體樣品(如石油焦):將樣品粉碎至粒徑≤0.1mm,用壓片機(jī)壓成直徑 30mm 的圓片(壓力 10MPa,保壓 30 秒),避免樣品松散。
校準(zhǔn)與檢測(cè)
校準(zhǔn):選擇與樣品基質(zhì)相似的標(biāo)準(zhǔn)樣品(如液體標(biāo)準(zhǔn)油、固體標(biāo)準(zhǔn)焦),放入樣品臺(tái),點(diǎn)擊 “校準(zhǔn)",軟件記錄標(biāo)準(zhǔn)樣品的特征 X 射線強(qiáng)度,生成校準(zhǔn)曲線(相關(guān)系數(shù)≥0.998)。
樣品檢測(cè):將制備好的樣品放入樣品臺(tái),點(diǎn)擊 “樣品測(cè)量",儀器自動(dòng)移動(dòng)樣品至檢測(cè)位置,測(cè)量時(shí)間通常為 30-60 秒(低硫樣品需延長(zhǎng)至 2-3 分鐘,提高精度)。
數(shù)據(jù)輸出與關(guān)機(jī)
檢測(cè)完成后,軟件顯示樣品硫含量,記錄平行樣結(jié)果(相對(duì)偏差≤3%)。
關(guān)閉軟件,等待 X 射線管冷卻 10 分鐘后,關(guān)閉主機(jī)電源;清理樣品臺(tái),丟棄用過(guò)的樣品杯和薄膜,固體樣品片按危廢處理。