電感耦合等離子光譜法測定催化裂化催化劑中重金屬元素

劉丹洋

摘 要：采用微波消解對催化裂化裝置再生催化劑進行處理，利用電感耦合等離子光譜儀（簡稱ICP-OES），對樣品中鈣、銅、鐵、鈉、鎳、銻、釩進行測定。考察了微波消解條件，并進行精密度和準確度試驗，各元素的回收率均在 79%-104%之間。

關鍵詞：微波消解;等離子發射光譜;催化劑;鈣、銅、鐵、鈉、鎳、銻、釩

催化裂化催化劑中鈣、銅、鐵、鈉、鎳、銻、釩等重金屬元素含量的多少是評價催化劑活性的重要指標，及時準確的測定催化劑中的重金屬元素含量對催化工藝至關重要。以前化驗室采用銨鹽熔融后酸解的方法，但是該方法的弊端是樣品處理時間長，操作復雜且危險系數高，一些元素附著在坩堝壁上容易造成損失。而微波消解樣品是在密閉容器內進行，樣品無損失，消解速度快。

經微波消解處理后的樣品溶液，利用等離子發射光譜法進行測定。該方法簡單快速，準確性和重復性均可達到滿意效果。告別了原子吸收光譜單元素檢測，耗時長的測定方法。

1.試驗部分

1.1 儀器及工作條件

Agilent Technologies 5110 ICP-OES 電感耦合等離子發射光譜儀;1.8mm雙向觀測石英炬管;雙螺旋玻璃霧化器;蠕動泵

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射頻功率RF ? 1.2 kw ? ? ? ? ? ? 等離子體氣流量 ? 12.0 L/min

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霧化氣流量 ? ?0.7 L/min ? ? ? ? 輔助氣流量 ? ? ?1.0 L/min

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觀測方式 ? ? ?雙向 ? ? ? ? ? ? ? ? 觀測高度 ? ? ? ?8 mm

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MARS6微波消解儀

步驟 ? ? 功率/W ? ?斜坡升溫/min ? ?壓力/P ? ?溫度/℃ ? ?保持時間/min

1 ? ? ? ?800 ? ? ? 5：00 ? ? ? ? ? ?350 ? ? ? 190 ? ? ? ?3：00

2 ? ? ? ?800 ? ? ? 5：00 ? ? ? ? ? ?350 ? ? ? 205 ? ? ? ?30：00

1.2 試劑材料

硝酸：優級純，65%

鹽酸：優級純，37%

去離子水：超純水

氬氣：高純氣體，99.996%

無機多元素標準溶液：100μg/ml，購自國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

1.3 試驗步驟

1.3.1 樣品預處理

準確稱取0.2000g催化劑樣品于消解罐中，加入濃硝酸3ml ，濃鹽酸2ml。蓋好外蓋擰緊。把樣品罐對稱并均勻地放在微波消解儀內的罐架上，按最佳消解程序進行設定并開始樣品消解。消解結束后把冷卻后的樣品罐取出，打開樣品罐并放入趕酸板上加熱，使殘余的酸揮發，冷卻后用去離子水轉移入25ml容量瓶中，用1%硝酸定容至刻度。為了防止玻璃容量瓶中鈉析出，最后將定容后的溶液轉移至塑料瓶內保存待測定。

消解條件的選擇：

稱樣量的選擇：催化劑中的重金屬含量多，稱樣量太多會消解不完全;稱樣量太少會影響某些元素測定的準確度.經過試驗發現，稱取0.2g左右的樣品既可以達到完全消解的目的，也可以滿足各測定元素的準確度要求.

酸解溶液和用量的選擇：考慮到與標準溶液的基體匹配和減小背景誤差的因素，并通過試驗，確定選用3ml濃硝酸+2ml濃鹽酸來進行消解.

消解程序的選擇：參照微波消解儀操作說明，查閱文獻，最后通過實際驗證，確定了最佳的微波消解程序。

1.3.2 標準系列溶液的配制

分別取100μg/ml多元素標準溶液0.25、0.5、2.5、5.0 、15.0ml于50ml 容量瓶中，用1%硝酸定容至刻度，多元素的標準系列為0.5、1.0、5.0、10.0、30.0μg/ml，按選定好的工作條件進行測定，在測定標準系列后立即測定式樣溶液。

1.3.3光譜干擾及波長選擇

配制好的標樣系列，以5% 硝酸為空白測得校準曲線，逐一檢查各波長情況并利用軟件提供的多普圖擬和功能進行光譜干擾消除，各元素波長列于下表

各元素波長

元素 ? ? ? Ca ? ? ?Cu ? ? ?Fe ? ? ?Na ? ? ? Ni ? ? ? Sb ? ? ? V

波長/nm ? ?396.8 ? 324.8 ? 259.9 ? 589.6 ? ?231.6 ? 206.8 ? ?292.4

2.結果與考察

2.1 精密度考察：重復性試驗

同一次測定過程中得到的兩個測定結果的絕對值的差值應小于 GB/T6683-1997《石油產品試驗方法精密度數據確定法》 中所列出的重復性標準。

3. 結 論

本方法能快速準確的測定催化裂化裝置催化劑中多種元素含量，彌補了銨鹽熔融酸解后原子吸收法測定時缺點。提高了分析的效率和準確度。

參考文獻：

[1] ?于世林，杜振霞.化驗員讀本—儀器分析.北京，化學工業出版社，2017.7.第五版.

[2] ?段小艷. 電感耦合等離子體發射光譜法測定石化廢水中的重金屬[J]. 化工環保， 2017， 37（3）：366-370.