Analýza stopových prvkov v petroleji pomocou ICP-OES iCAP 7000 Plus

Petrolej je palivo, ktoré je jednou z destilačných frakcií ropy. Využíva sa napríklad ako zložka leteckého paliva (viac ako 60% leteckého benzínu tvorí práve petrolej), palivo pre domácnosť alebo ako čistiace rozpúšťadlo.

Počas výroby prechádza petrolej radom čistiacich krokov odstraňujúcich nečistoty, ktoré by mohli ovplyvniť vlastnosti spaľovania palív obsahujúcich petrolej. K jeho kontaminácii môže dochádzať nielen v priebehu výroby, ale tiež počas dopravy a skladovania, napr. z vody, hrdze, postupnou akumuláciou z potrubia a nádrží.

Prítomnosť stopových prvkov môže ovplyvniť nielen spaľovanie, ale taktiež spôsobovať koróziu, ktorá môže byť problémom predovšetkým u turbínových motorov používaných v letectve. Výrobcovia a dodávatelia preto pre kontrolu kvality petroleja vykonávajú rutinné analýzy, aby zaistili, aby dané prvky nepresahovali prípustné limity.

Nižšie uvádzame analýzu podľa metódy ASTM D7111 využívajúcu pre tieto účely ICP-OES.

Inštrumentácia

Pre analýzu bol využitý ICP-OES iCAP 7000 Plus Radial so sadou pre analýzu organických látok (Thermo Scientific). Parametre sú zhrnuté v tab. 1. Bolo zvolené radiálne pozorovanie, pretože má vyššiu toleranciu k vzorkám s vysokou koncentráciou matrice s možnosťou optimalizovať výšku pozorovania, čo redukuje interferencie. V tomto prípade je táto redukcia veľmi dôležitá tiež kvôli emisii uhlíkových zložiek, najmä potom vo viditeľnej oblasti spektra.

Tab. 1 Nastavenie prístroja

TAB1_clanok_ICP_OES_iCAP7000Plus.PNG

Príprava vzorky

Kalibračné roztoky boli pripravené riedením olejových štandardov S-21+K, 100 mg.kg -1 . Prvky obsadené v tomto štandardu sú uvedené v tab. 3. Ďalej bola pripravená aj slepá vzorka a vzorka petroleja obohatená známym množstvom mieneného štandardu (tab. 3). Do všetkých vzoriek bol pridaný ytrium ako vnútorný štandard. Koncentrácia kalibračných roztokov sú uvedené v tab. 2.

Tab. 2 Koncentrácia kalibračných roztokov a obohateného petroleja

TAB2_clanok_ICP_OES_iCAP7000Plus.PNG

Vývoj metódy a analýza

Najprv bola vizuálne pozorovaná plazma a prietok zhmlžovacieho plynu („nebulizer“) bol nastavený tak, aby nazeleno zafarbený kanál dosahoval výšky asi 3 mm nad cievkou. Kompletné parametre merania sú uvedené v tab. 1.

Analýza

Prístroj bol nakalibrovaný a detekčné limity boli stanovené ako trojnásobok štandardnej odchýlky 10 opakovaní merania kalibračného blanku. Pre každý prvok boli vybrané čiary pomocou nástroja pre intuitívny výber vlnovej dĺžky v softvéri Thermo Scientific™ Qtegra™ Intelligent Scientific Data Solution™ (ISDS) Software.

Jednotlivé spektrá boli skontrolované a boli zistené správne oblasti pre odčítanie pozadia, aby bolo zamedzené interferenciám (obr. 1).

obr 1

Obr. 1 Spektrá hliníka Al 167,079 nm – stanovenie oblasti stredu píku a oblasti pre korekciu pozadia

Výsledky

Výsledky zhrnuté v tab. 3 ukazujú, že prevažná väčšina nameraných koncentrácií prvkov spadá do prijateľnej odchýlky ±10% v porovnaní s očakávanou hodnotou. Detekčné limity u väčšiny prvkov sa nachádza v poriadkoch jednotiek ppb. Koncentrácia väčšiny meraných prvkov sú v petroleji pod limitom detekcie.

Tab. 3 Výsledky

  TAB3_clanok_ICP_OES_iCAP7000Plus.PNG

Záver

Je dokázané, že ICP-OES Thermo Scientific iCAP 7600 Plus Radial je schopný detegovať prvky na sub ppb úrovni aj vo vzorkách s takto zložitou matricou. ICP-OES Thermo Scientific iCAP 7600 Plus Radial so sadou pre meranie organických rozpúšťadiel je teda vhodným nástrojom pre prvkovú analýzu petroleja a podobných organických rozpúšťadiel.