郭立霞 李曉迎 軒沖

摘 要：ICP-OES電感耦合等離子體法測定汽油中的Si含量、柴油抗磨劑中的Ca、Fe、Mg、K、Na、Zn等重金屬含量的分析方法，在分析過程中經(jīng)常會(huì)遇到ICP儀器點(diǎn)火失敗的現(xiàn)象，導(dǎo)致樣品無法正常分析。本文從諸多影響因素進(jìn)行剖析，并給出相應(yīng)解決方案。

關(guān)鍵詞：等離子體;點(diǎn)火失敗;炬管;霧化室

汽油中的Si以及柴油抗磨劑中的Ca、Fe、Mg、K、Na、Zn是一種污染物，即使含量很低也會(huì)導(dǎo)致氧氣傳感器失效，同時(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)和催化轉(zhuǎn)換器上產(chǎn)生大量沉積物，可使催化系統(tǒng)失效，導(dǎo)致零件損壞，因此在石油加工過程中控制原料中的重金屬含量尤為重要。

洛陽分公司采用安捷倫5100 ICP-OES等離子發(fā)射光譜儀，建立了ICP-OES電感耦合等離子體法測定汽油中的Si、柴油抗磨劑中的Ca、Fe、Mg、K、Na、Zn含量的分析方法，分析人員在分析過程中經(jīng)常會(huì)遇到ICP儀器點(diǎn)火失敗的現(xiàn)象，導(dǎo)致樣品無法正常分析。

1. 試驗(yàn)方法原理

1.1 方法原理

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜分析是以射頻發(fā)生器提供的高頻能量加到感應(yīng)耦合線圈上，并將等離子體炬管置于線圈中心，而在炬管中產(chǎn)生高頻電磁場，微電火花引燃使通入炬管中的氬氣電離產(chǎn)生電子和離子而導(dǎo)電，樣品由載氣帶入霧化系統(tǒng)進(jìn)行霧化后，以氣溶膠形式進(jìn)入等離子體的軸向通道，在高溫和惰性氣氛中被充分蒸發(fā)、原子化、電離和激發(fā)，所發(fā)射出具有特定元素的特征譜線，根據(jù)特征譜線的強(qiáng)度確定其中相應(yīng)元素的含量。

1.2 測試方法

將一份經(jīng)過準(zhǔn)確稱量的充分均勻的試樣，以10倍質(zhì)量的混合二甲苯或其他溶劑進(jìn)行稀釋，再以同樣的方式制備標(biāo)準(zhǔn)溶液。為了補(bǔ)償各種試樣因?qū)胄?yīng)而引起的誤差，選擇一種內(nèi)標(biāo)元素加入試樣溶液中。用自由吸入或蠕動(dòng)泵將試樣溶液導(dǎo)入ICP儀器裝置進(jìn)行測量。通過比較試樣溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液的發(fā)射強(qiáng)度，計(jì)算試樣溶液中被測定元素的濃度。

2. 試驗(yàn)儀器材料

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀、霧化器、蠕動(dòng)泵、蠕動(dòng)泵進(jìn)樣管、試樣溶液容器

3.ICP點(diǎn)火失敗及原因分析

3.1 氬氣不純或壓力不足

一般來說，ICP用的氬氣純度要求達(dá)到99.99%以上。如果是剛換的一瓶新氬氣點(diǎn)不著火，建議重新更換更高純度的氬氣。氬氣瓶的總壓要不低于5.0Mpa，分壓0.6Mpa，以確保點(diǎn)火時(shí)提供足夠穩(wěn)定的氬氣流量，并且避免氬氣瓶底部的雜質(zhì)污染氣路系統(tǒng)。

3.2 進(jìn)樣系統(tǒng)積水

進(jìn)樣系統(tǒng)里面的水未排干凈，重者會(huì)導(dǎo)致炬管破裂，在開機(jī)后先用空氣吹洗2～3min，再用氬氣吹洗。建議每次分析完后將進(jìn)液管中的液體完全排凈后及時(shí)松動(dòng)蠕動(dòng)泵夾。每次點(diǎn)火前檢查霧化器，如果霧化器內(nèi)有積水，則需要將霧化器拆開用壓縮風(fēng)吹至干燥。

3.3 外置冷卻水不純

長時(shí)間使用的冷卻水容易滋生細(xì)菌，黏附在管壁上，造成壓力偏低，儀器自保點(diǎn)不著火。如果幾個(gè)月或更長時(shí)間沒有更換冷卻水，建議更換冷卻水，且水的純度越高越好。

3.4 環(huán)境溫度過高

如果環(huán)境溫度過高，循環(huán)水系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)溫度持續(xù)降不下去，檢測器溫度和霧化室溫度也無法降到設(shè)定值，造成儀器保護(hù)，等離子體滅火或點(diǎn)火失敗，無法正常工作。建議開放室內(nèi)空調(diào)，確保環(huán)境溫度控制在20-25℃，且恒定在±2℃之間;尤其是在夏季，空調(diào)降溫至少2個(gè)小時(shí)，以確保環(huán)境溫度的恒定。

3.5 炬管污染積碳

經(jīng)常做高鹽的樣品時(shí)，炬管很容易就會(huì)變臟積碳，直接導(dǎo)致點(diǎn)火失敗。建議定期用1：3的王水浸泡48小時(shí)以上后，再依次用大量的自來水、蒸餾水沖洗，并將其放置于蒸餾水中浸泡過夜，最后用去離子水沖洗并烘干，以確保炬管清潔無污染。

3.6 廢液管堵塞

廢液管堵塞會(huì)直接導(dǎo)致排液不暢，致使大量的樣品積聚在霧化器中，導(dǎo)致等離子體熄滅或者不能點(diǎn)燃，嚴(yán)重者積水會(huì)進(jìn)入炬管，造成矩管破裂。建議定期更換蠕動(dòng)泵進(jìn)樣管及清理廢液瓶，并檢查蠕動(dòng)泵管是否卡好，調(diào)整蠕動(dòng)泵合適的進(jìn)樣速率，排液良好的標(biāo)志是能看到廢液管路中有一段一段的空氣柱隨廢液流動(dòng)。

3.7 炬管安裝不到位

炬管安裝不到位、不正，或漏氣都會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)火的開關(guān)與炬管上的銅箔接觸不良。建議應(yīng)根據(jù)要求重新安裝矩管，并仔細(xì)檢查是否安裝到位。

3.8 有機(jī)蒸汽的影響

測試完有機(jī)樣品之后，在炬管和霧化器內(nèi)可能殘留一些有機(jī)蒸汽，這些有機(jī)蒸汽的存在會(huì)一定程度上影響點(diǎn)火。建議每次分析后依次用5%硝酸溶液、去離子水沖洗霧化室及炬管10分鐘，以消除有機(jī)蒸汽對(duì)儀器的影響。

3.9 儀器系統(tǒng)漏氣

系統(tǒng)漏氣會(huì)使微小的空氣進(jìn)入等離子體，導(dǎo)致點(diǎn)火失敗或者正在使用中的等離子體熄滅。建議檢查ICP光譜儀的炬管霧化室等所有管路連接是否正確，接口處是否漏氣。

3.10 點(diǎn)火時(shí)無絲狀放電

若點(diǎn)火時(shí)火花打不出來或者沒有聽到噠噠聲則是火花發(fā)生器出現(xiàn)故障。建議聯(lián)系廠家工程師進(jìn)行維修。

4.結(jié)論

綜上所述，為避免ICP-OES電感耦合等離子體法點(diǎn)火失敗的現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

（1）氬氣分壓要在0.6MPa以上。

（2）每周清洗霧化室并徹底干燥。

（3）每次分析前檢查循環(huán)水、排風(fēng)系統(tǒng)是否工作正常，儀器排風(fēng)濾網(wǎng)每周清洗。

（4）室內(nèi)開放空調(diào)，確保環(huán)境溫度控制在20-25℃之間，且恒定在±2℃之間。

（5）每周清理矩管并檢查冷錐內(nèi)鏡頭是否臟，如果臟及時(shí)清理干凈。

（6）分析結(jié)束后將蠕動(dòng)泵放開，確保進(jìn)樣、廢液管的彈性，及時(shí)清理廢液瓶。

（7）每周清理矩管并檢查冷錐內(nèi)鏡頭是否潔凈，如果被污染及時(shí)清理干凈。

（8）分析后依次用5%硝酸溶液、去離子水沖洗霧化室及炬管10分鐘。

（9）分析前檢查進(jìn)樣系統(tǒng)連接處是否有漏氣現(xiàn)象。

5.結(jié)束語

總之，為避免ICP-OES電感耦合等離子體法點(diǎn)火失敗，建議制定儀器維護(hù)方案并要求分析人員嚴(yán)格執(zhí)行，加強(qiáng)日常對(duì)儀器的維護(hù)保養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

GB/T 17476-1998

作者簡介：

郭立霞（1974-），女，高級(jí)技師，從事油品質(zhì)量分析工作。