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微波等離子體原子發(fā)射光譜儀測定乙醇燃料中的鉻、鎳、鉛和釩
閱讀：1149 發(fā)布時間：2022-8-10引言：從 70 年代中期第一次石油危機以來，乙醇燃料已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于汽車上。最近，大量 flexfuel 發(fā)動機的使用與這種可再生能源的環(huán)保優(yōu)勢相結(jié)合，推動了各地乙醇的生產(chǎn)和消費。在巴西，這種燃料由蔗糖產(chǎn)生，是高產(chǎn)量和可持續(xù)能源使用的成功案例 [1]。燃料中的金屬元素會降低發(fā)動機的性能或通過氧化分解反應(yīng)惡化燃料的質(zhì)量 [2]。此外，由于培育蔗糖生長的土壤成分原因，會很自然導致一些潛在的有毒元素存在于乙醇中。或者，在生產(chǎn)，存儲或運輸過程中這些元素也會進入燃料。因此，在燃料燃燒后，這些元素會顯著增加空氣的污染 [3]。在此應(yīng)用簡報中，我們使用 Agilent 4100 微波等離子體原子發(fā)射光譜儀（MP-AES）對乙醇燃料中鉻、鎳、鉛和釩的測定進行直接分析。此儀器基于氮等離子體，由磁耦合微波能量產(chǎn)生。它的主要優(yōu)勢之一是操作和維護成本低。無需單獨的氣源，僅需一個氮氣發(fā)生器和空氣壓縮機即可保證儀器的正常工作。本方法中，乙醇樣品僅需采用 1% v/v 硝酸溶液稀釋，即可直接上機測定，結(jié)果精確可靠。
實驗儀器采用 Agilent 4100 MP-AES 進行所有元素的分析測量。樣品引入系統(tǒng)由有機泵管，雙通道旋流霧室和惰性 OneNeb霧化器等組成。燃料樣品經(jīng)水溶液稀釋直接上機分析，無需特殊的前處理，為避免炬管及前置光路的石英窗積炭，采用外部氣體控制模塊（EGCM）進行空氣注入。氮等離子體中空氣的注入，既提高了等離子體的穩(wěn)定性又有效地降低了背景的輻射干擾。采用安捷倫 MP 專家軟件的自動背景校正功能，可自動針對每一元素進行采集，存儲并執(zhí)行光譜背景的扣除校正。背景光譜通過空白溶液獲取，所有待分析的標準及樣品，均由軟件系統(tǒng)自動進行背景光譜的扣除。另外，可對于每個測定波長的霧化器壓力和觀測位置參數(shù)等自動進行優(yōu)化。表 1 和表 2 給出了在乙醇燃料樣品中測定鉻、鎳、鉛和釩的儀器操作條件和設(shè)定值。
試劑和標樣硝酸（Merck，Darmstadt，德國），事先經(jīng)亞沸騰蒸餾系統(tǒng)（Milestone，Sorisole，意大利）純化用于制備所有的溶液。1000 mg/L 鉻、鎳、鉛和釩（TecLab，Hexis，São Paulo，SP，巴西）的單元素儲備液溶液用于制備標準參考溶液并進行加標實驗。分析級乙醇（J. T. Baker，Phillipsburg，NJ，美國）用于基體匹配，標準參考溶液用于建立分析校準曲線。
樣品和樣品制備乙醇燃料樣品（含水乙醇）在巴西 SP，São Carlos 當?shù)丶佑驼精@得。根據(jù)巴西的法律，含水乙醇燃料中水的最大允許含量為 4.9% v/v [4]。采用 1% v/v 硝酸將樣品稀釋10 倍。外標法標準曲線采用鉻、鎳、鉛和釩標準儲備液稀釋獲取，1% v/v 硝酸；同時添加乙醇制備成匹配介質(zhì)，乙醇含量為 10% v/v。
結(jié)果和討論方法優(yōu)點在樣品測量前，首先進行了分析性能的評估測試。通過連續(xù)測量空白樣品 10 次，計算相對標準偏差，并利用背景等效濃度（BEC）, 信背比（SBR），來計算檢出限（LOD）和定量限（LOQ）。表 3 給出了測得的 LOD 和 LOQ 值。從數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出與火焰原子吸收光譜（FAAS）相比，4100MP-AES 具有檢測能力。微波等離子體的優(yōu)點在于分析如鉻和釩之類難熔元素。在微波等離子體中獲得的更高溫度，帶來更低的分析檢出限 LODs，而無需像 FAAS 測定時采用一氧化二氮乙炔火焰附加的特殊氣體 [5]。為驗證直接分析乙醇燃料樣品的準確性。進行了加標實驗，結(jié)果列于表 4 中。回收率在 92% ~ 108%。回收率結(jié)果表明，對于常規(guī)有機樣品分析中有機組分及伴隨元素如：銅、鈉、鐵等帶來的基體效應(yīng)影響，在本實驗中表現(xiàn)并不明顯。
結(jié)論采用 Agilent 4100 MP-AES 直接分析乙醇樣品中金屬元素，方法簡單有效，樣品處理簡單，操作簡便易行。本實驗分析了三個樣品，乙醇樣品中所測元素未顯示受到污染。（即濃度低于檢出限）樣品僅需采用 1% V/V 硝酸稀釋，即可直接上機測定。適用于鉻、鎳、鉛、釩的精確分析。方法采用 EGCM 輔助系統(tǒng)，用于防止并消除炬管及前置光路系統(tǒng)積炭。以降低背景信號，有利于提高分析準確性。