鄭金鳳，呂濤，連露，夏攀登，鄒惠玲

(山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院，山東 濟南 250100)

潤滑脂具有良好的潤滑和密封作用，同時還可以防銹、減振、散熱和降低噪音等，在自動化系統(tǒng)領(lǐng)域，如齒輪箱、軸箱等部件的作用變得越來越重要[1]，尤其在高靈敏度、高分辨率儀器方面的發(fā)展優(yōu)勢最為明顯。潤滑脂產(chǎn)品中的元素Na、Ga、Mg、Ba和Zn含量是表示潤滑脂的質(zhì)量和使用性能的重要指標，而其中磨損和污染元素Al、Sb、Fe、Mo、Si和Li的含量是監(jiān)控潤滑脂的使用性能和預(yù)測各種潤滑機械故障的重要參數(shù)[2-4]。目前，潤滑脂產(chǎn)品微量金屬元素的測定前處理有干灰化法和濕法消解法兩種，前者是在馬弗爐中直接灰化，后者則是將產(chǎn)品放在濃硫酸等強氧化性試劑中，并在高溫爐上加熱消解，二者均繁瑣、易造成元素的損失[5]；儀器分析測試方面，測定微量元素含量的方法有紫外-可見分光光度法、原子吸收光譜法、火焰原子發(fā)射光譜法和原子熒光光譜法等，然而多數(shù)方法周期長、步驟多、引入誤差概率大[6-7]。本工作利用微波消解的方法實現(xiàn)了潤滑脂產(chǎn)品的前處理，時間短，效率高，通過微波消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜對其進行測定，靈敏度高，準確性好。

1 實 驗

1.1 主要試劑及儀器

雙氧水，優(yōu)級純，上海沃凱生物技術(shù)有限公司；濃硝酸， 優(yōu)級純，昆山金城試劑有限公司；金屬元素混合標準溶液(有證標準物質(zhì)，質(zhì)量濃度為1 000 mg/L) ，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；高純氬氣，濟南德洋特種氣體有限公司；去離子水，自制。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-AES)，美國珀金埃爾默(PerkinElmer)有限公司；微波消解儀(配有聚四氟乙烯高壓消解罐)，培安有限公司；趕酸儀，北京東航科儀儀器有限公司。

1.2 標準溶液

吸取5 mL金屬元素混標溶液(1 000 mg/L)于100 mL塑料容量瓶中，用稀硝酸溶液稀釋至刻度定容后得到50.0 mg/L混標溶液，逐級稀釋成系列質(zhì)量濃度的混合標準工作溶液：0，0.05，0.1，0.2，0.5 mg/L和1.0 mg/L。

1.3 儀器工作條件

微波消解儀工作條件見表1。

表1 微波消解工作條件

ICP-AES儀器操作條件為：功率1.4 kW，等離子體流量15.0 L/min，輔助氣流量1.5 L/min，霧化氣流量0.7 L/min，觀測高度8.0 mm，清洗時間30.0 s，積分時間5.0 s。

由于試樣有機物含量高，與強酸反應(yīng)劇烈，所以取樣量控制在0.1～0.3 g，以免消解過程中壓力提升過快而爆管。

1.4 試樣前處理

取潤滑脂試樣約0.2 g(精確至0.000 1 g)，置于消解罐中，加入8 mL濃HNO3，2 mL 30%H2O2，輕微搖晃浸潤試樣，注意盡量不要使試樣附著于罐壁上，蓋好安全閥。然后將消解罐置于微波消解儀中[1]，按照優(yōu)化條件對試樣進行消解。消解完全后，將消解罐取出，緩慢打開罐蓋排氣，用少量去離子水沖洗內(nèi)蓋，將消解罐置于趕酸儀中于100 ℃加熱，剩余溶液約2～3 mL時，取出冷卻后，用去離子水將消解液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，用水少量多次洗滌消解罐，洗液合并于容量瓶中定容至刻度，混勻，過膜后待測。

1.5 試樣測定

1)按照操作規(guī)程打開電感耦合等離子體光譜儀，設(shè)定儀器操作條件，穩(wěn)定0.5 h后，將標準系列溶液按濃度由低到高依次導(dǎo)入電感耦合等離子體光譜儀進行檢測，以濃度值為橫坐標，信號強度為縱坐標，分別繪制各元素標準曲線并計算回歸方程。

2)將空白溶液和潤滑脂產(chǎn)品消解溶液分別導(dǎo)入電感耦合等離子體光譜儀，計算潤滑脂產(chǎn)品中各元素的質(zhì)量濃度。若待測元素濃度超出標準曲線線性范圍，應(yīng)用硝酸溶液稀釋后再進樣分析。

1.6 數(shù)據(jù)處理

試樣中各元素含量(w)按下式計算：

式中：ρ1為試樣測定液中各待測元素質(zhì)量濃度，μg/L；ρ0為空白試驗液中各待測元素質(zhì)量濃度，μg/L；V1為試樣消解液定容體積，mL；f為試樣消解液稀釋倍數(shù)；m為試樣質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 波長的選擇

選取0.5 mg/L的標準溶液進行測試，以低檢測限、高信噪比和高精密度為基準，選取的各元素測定波長，如表2所示。

表2 元素推薦分析譜線

2.2 前處理方法確認

實驗分別采用干灰化法、濕法消解法和微波消解法對9種微量金屬元素的潤滑脂試樣進行前處理，同時對其進行測定，如表3所示。

表3 前處理方法比較

從表3可以看出，采用微波消解法得到的各元素含量要優(yōu)于干灰化法和濕法消解法，而采用干灰化法得到的各元素含量最低，這是因為灰化過程中損失了待測元素，并且干灰化法耗時時間較長以及步驟繁瑣；采用濕法消解法得到的Sb、Ga、Zn等元素含量高于其余2種方法，但Al、Ba、Fe、Li、Mg、Mo、Si、Na等元素含量較低，濕法消解法是在樣品中加入酸或堿溶液放置在加熱板上進行趕酸處理，整個過程較為復(fù)雜，很可能因受到污染而影響環(huán)境，且整個檢測耗時較長，無法應(yīng)用在大批量樣品的檢測工作中。綜合分析，微波消解法同干灰化法以及濕法消解法相比，處理過程簡便，測定結(jié)果準確度高，更適合作為ICP-AES測定潤滑油中微量元素的前處理方法。

2.3 標準曲線與檢出限

在ICP-AES的最佳實驗條件下，分別測定不同濃度下各元素的吸收峰強度，根據(jù)吸收峰強度與濃度的關(guān)系繪制標準曲線，采用吸收峰強度外標法定量檢測。以質(zhì)量濃度為橫坐標，吸收峰強度為縱坐標建立標準曲線，各微量元素的相關(guān)系數(shù)>0.999 2，各微量元素的儀器檢出限為0.21～1.09 μg/kg，如表4所示。

表4 標準曲線相關(guān)系數(shù)和檢出限

2.4 方法的準確度和精密度

采用復(fù)合基潤滑脂產(chǎn)品加標回收測定，加標質(zhì)量濃度為0.10 mg/L。按上述優(yōu)化的條件進行測定，每個質(zhì)量濃度測定7次，計算回收率及精密度，結(jié)果如表5所示。

表5 各元素回收率及精密度測定結(jié)果

從表5可以看出，復(fù)合基潤滑脂產(chǎn)品中所測元素回收率為96.28%～103.05%，精密度為1.34%～2.22%，可證實該方法檢測結(jié)果具有良好的回收率和精密度，符合檢測技術(shù)要求。

2.5 實際試樣的分析

應(yīng)用建立的方法，選取3類具有代表性的潤滑脂試樣，分別對產(chǎn)品中11種微量金屬元素進行檢測，結(jié)果如表6所示。

從表6可以看出，潤滑脂中Li、Si和Ga等元素含量較高，檢測結(jié)果平行性較好，可適用于潤滑脂中Al、Sb、Ba、Ga、Fe、Li、Mg、Mo、Si、Na和Zn等11種微量金屬元素的檢測。

表6 潤滑脂中11種微量元素的檢測結(jié)果 mg/kg

3 結(jié) 論

采用微波消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)測定潤滑脂中Al、Sb、Ba、Ga、Fe、Li、Mg、Mo、Si、Na和Zn等11種微量元素，前處理方法簡捷高效、抗干擾能力強，方法加標回收率在96.28%～103.05%，相對標準偏差在1.34%～2.22%，該法的準確性好、精確度高，能夠滿足潤滑脂中11種微量元素的測定要求。