IP 501 重油金属含量分析ICP

1、IP501/05用灰化法熔解法和感应耦合等离子发射光谱法测定残渣燃油中铝硅钒镍铁钠钙锌磷警示一使用本标准的人员应有正规实验室工作的实践经验。本标准的使用可能涉及某些的材料、设备 和操作，本标准并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国 家有关法律规定的条件。FOREWORD 前言本标准是先前发布的IP PM-CB的一部分。使用原子吸收光谱法的程序现在出版为IP 470。该技术基本 上与IP 377中描述的相同，有更多元素被分析，并有新的精度值。铝和硅的精度值取自IP 377。1 Scope 范围本标准规定了用电感耦合等离子发射光谱仪测定残渣燃油中铝、硅、钠、

2、钒、镍、铁、钙、锌、磷含量的测定方法。具体如下表所示ElementRange mg/kgAluminiium5 to 1 50Silicon10 to 250Sodium1 to IOCVanadiurri1 to 400锌、磷含量的测定方法。具体如下表所示ElementRange mg/kgAluminiium5 to 1 50Silicon10 to 250Sodium1 to IOCVanadiurri1 to 400Nickel1 to 100Iron2 to 60Calcium3 to 1 OOZinc1 to 70Phosphorus1 g 60铝硅钠钒镍铁钙锌磷若残渣燃料油中的硫

3、质量分数大于0.3%，则在样品预处理时不需加硫磺作为灰化助剂。 精密度数据是由硫质量分数大于0.3%的燃料油得出的。残渣燃料中的铝和硅含量具有一定的关联性，根据铝或硅的含量或者根据两种元素的含量 可以估计残渣燃料油中催化剂粉末的含量。Normative references 规范性引用文件实验室玻璃仪器单标移液管ISO 648, Laboretory gt&ssware pipettes.实验室玻璃仪器单标移液管ISO 648, Laboretory gt&ssware pipettes.One-mark实验室玻璃仪器刻度移液管实验室玻璃仪器容量瓶实验室玻璃仪器刻度移液管实验室玻璃仪器容量瓶I

4、SO 835-2, LabOFatory glassware Graduated prp&ttes 一 Part 2: Piflettes for which no waiting time is specified.ISO 1042, Laboratory glassware Onemark volumetric ftasks.石油液体手动取样IP 475r Petroleum liquids M&nuat (-ISO 31 70石油液体自动取样IP 476, Petroieirm Automatic pipelrnesamplingt (- ISO 31711分析实验室用水规范和试验方法E

5、N ISO 3696. Water for analytical fortory use Speci/ic&tjon and tesr methods.实验室玻璃仪器烧杯ISO 3S y 9 Laboratory fflasware 实验室玻璃仪器刻度量筒ISO 47Q8r Laboratory gfassware Graduated measuring cyfinders.石油产品与试验方法有关 的精密度数据的测定 和应用（ISO 4259）IP 367 Peudeum products sndapplication of precision data 也 relsnon to test.

6、( ISO 4259)3 Principle 方法概要将已知质量的试样经加热、点燃及燃烧后得到碳质残余物，残余物用马弗炉去残炭后得到 灰分。灰分用四硼酸二锂一氟化锂助熔剂熔融，熔融混合物再用酒石酸一盐酸混合物溶解，最 后用水稀释至一定体积。将得到的水溶液用电耦合等离子体发射光谱仪进行测定，通过比较试 样测试液与标准溶液的待测元素共振线的发射强度，得到待测元素的浓度，进而计算得到试样 中各种元素的含量。Reage nts and materials 试剂和材料Gen eral 总J则所有试剂均为分析纯以上级别，水应符合ISO3690中3级水以上要求（GB/T 6682二级水）。Potassium

7、 hydrogensulfate 硫氰酸钾（KHSO4）熔丝固体Ashi ng age nt 灰化剂Sulfur硫磺，纯度不小于99.9%。Propa n-2-ol 异丙醇Tolue ne 甲苯Toluene/Propan-2-ol （ 1+1）甲苯/异丙醇混合溶液（1+1）等体积的甲苯与水混合。Hydrochloric acid 盐酸（HCl）浓度，36% （m/m）。Hydrochloric acid solution （1+1）盐酸溶液（1+1）用一体积的盐酸（4.7）与一体积的水混合。Hydrochloric acid solution （1+2）盐酸溶液（1+2）用一体积的盐酸（4.

8、7）与二体积的水混合。Flux助熔剂90%（m/m）四硼酸二锂（Li2B4O7）和10%（m/m）氟化锂（LiF）的混合物。Tartaric acid 酒石酸Tartaric acid/ Hydrochloric acid solution 酒石酸-盐酸混合溶液称约5g的酒石酸（4.9）溶解于约500mL经40mL盐酸（4.7）酸化的水中，再用水稀释至 1000mL。Nitric acid 硝酸（HNO3）浓度， 70%（m/m）。Nitric acid solution（1+1） 硝酸溶液（1+1）等体积的硝酸（4.10）和水混合。Standard solutions 标准溶液Alumini

9、um Standard solutions 铝标准溶液：1000mg/L可以使用市售的 1000mg/L 铝标准溶液，或者按照 4.11.1.1 制备。4.11.1.1称取1.000g0.001g金属铝丝（纯度99.9%质量分数）于400mL烧杯（5.13）中, 加入50mL盐酸（4.7），加热溶解，冷却后将溶液转移至1000mL容量瓶（5.9）中，用水洗 涤烧杯数次，洗涤水一并移入容量瓶，最后用水稀释至刻度，得到1000mg/L铝标准溶液。Silicon Standard solutions 硅标准溶液： 1000mg/L可以使用市售的 1000mg/L 硅标准溶液，或者按照 4.11.2.

10、1 制备。4.11.2.1称取2.140g0.001g二氧化硅（纯度99.99%质量分数）和8克氢氧化钠于带密封 盖的锆坩埚（5.4）内，进行熔融，加热时要控制电炉炉丝呈暗红色，直到熔融物变成清澈液 体。冷却后将已成固态的熔融物放入400mL烧杯（5.13）中，加入100mL盐酸（4.7.2）进行 溶解。冷却后将溶液转移至 1000mL 容量瓶（5.9）中，用水洗涤烧杯数次，洗涤水一并移入 容量瓶，最后用水稀释至刻度，得到1000mg/L硅标准溶液。然后立即转移至1000mL塑料瓶 （5.15）内长期保存。Vanadium Standard solutions 钒标准溶液： 1000mg/L可

11、以使用市售的 1000mg/L 钒标准溶液，或者按照 4.11.3.1 制备。4.11.3.1称取1.000g0.001g金属钒（纯度99.9%质量分数）于400mL烧杯（5.13）中，加 入40mL硝酸（4.10），缓慢加热溶解。冷却后，将溶液转移至1000mL容量瓶（5.9）中，用 水洗涤烧杯数次，洗涤水一并移入容量瓶，最后用水稀释至刻度，得到1000mg/L钒标准溶液。Nickel Standard solutions 镍标准溶液： 1000mg/L可以使用市售的 1000mg/L 镍标准溶液，或者按照 4.11.4.1 制备。4.11.4.1称取1.000g0.001g金属镍（纯度99

12、.9%质量分数）于400mL烧杯（5.13）中，加 入40mL硝酸（4.10），缓慢加热溶解，冷却后将溶液转移至1000mL容量瓶（5.9）中，用水 洗涤烧杯数次，洗涤水一并移入容量瓶，最后用水稀释至刻度，得到1000mg/L镍标准溶液。Iron Standard solutions 铁标准溶液： 1000mg/L可以使用市售的 1000mg/L 铁标准溶液，或者按照 4.11.5.1 制备。4.11.5.1称取1.000g0.001g金属铁（纯度99.9%质量分数）于400mL烧杯（5.13）中，加 入40mL盐酸（4.7.1），缓慢加热溶解，冷却后将溶液转移至1000mL容量瓶（5.9）中

13、，用水 洗涤烧杯数次，洗涤水一并移入容量瓶，最后用水稀释至刻度，得到1000mg/L铁标准溶液Sodium standard solution 钠标准溶液： 1000mg/L可以使用市售 1000mg/L 钠标准溶液。或者按 4.11.6.1 配制。4.11.6.1称取2.542g0.001g氯化钠（NaCl）于400mL烧杯（5.13）中，用水溶解，将溶液 转移至 1000mL 容量瓶（5.9）中，用水洗涤烧杯数次，洗涤水一并移入容量瓶，最后用水稀 释至刻度，得到1 OOOmg/L钠标准溶液。Calcium standard solution钙标准溶液：1000mg/L可以使用市售的1000

14、mg/L钙标准溶液，或者按照4.11.7.1制备。称取 2.498g0.001g 碳酸钙（CaCO3）于 400mL 烧杯（5.13）中，加入 100mL 水并 滴加10mL盐酸（4.7.1）进行溶解。将溶液转移至1000mL容量瓶（5.9）中，用水洗涤烧杯数 次，洗涤水一并移入容量瓶，最后用水稀释至刻度，得到1000mg/L钙标准溶液。Zinc standard solution 锌标准溶液： 1000mg/L可以使用市售的1000mg/L锌标准溶液，或者按照4.11.8.1制备。4.11.8.1称取1.OOOgO.OO1g金属锌（纯度99.9%质量分数）于400mL烧杯（5.13）中，用

15、少量的盐酸（4.7.1）进行溶解。将溶液转移至1000mL容量瓶（5.9）中，用水洗涤烧杯数次， 洗涤水一并移入容量瓶，最后用水稀释至刻度，得到1000mg/L钙标准溶液。Phosphorus standard solution 磷标准溶液： 1000mg/L可以使用市售的1000mg/L磷标准溶液，或者按照4.11.9.1制备。称取 2.542g0.001g 磷酸氢二胺（NH4）2HPO4于 400mL 烧杯（5.13） 中,用水溶解。 将溶液转移至 1000mL 容量瓶（5.9）中，用水洗涤烧杯数次，洗涤水一并移入容量瓶，最后 用水稀释至刻度，得到1000mg/L磷标准溶液。Apparat

16、us 仪器General 概述本标准所用仪器及设备的说明详见5.2 5.16。所有的铂皿及玻璃容器都要求无钠，使用 前需用热盐酸溶液（4.7.1）仔细清洗，然后用去离子水彻底冲洗。Inductively coupled plasma emission spectrometer 电感耦合等离子体发射光谱仪 任何顺序扫描或全谱直读的电感耦合等离子体发射光谱仪均可使用。Platinum basin 铂坩埚铂坩埚，容量100mL，直径不小于70mm。经硫酸氢钾清洗。注1：推荐的清洗技术如下：将5g的硫酸氢钾置于铂坩埚中，在高温炉内加热到550C25C或在电 炉上加热5min。冷却后用蒸馏水或去离子水洗

17、涤、干燥。Zirconium crucible 锆坩埚容量为30mL50mL，带有相同材质的盖子。Mixer 搅拌器 非充气式的高速剪切型。Oven 烘箱能够将温度控制在50C60C。Muffle furnace 马弗炉可实现恒温525C25C及925C25C。炉子的正面和背面最好有些小孔，以便使干燥 的空气慢速通过。确保耐火壁完好，没有松散的颗粒。Hot plate 电热板带或不带磁力搅拌功能。Volumetric flasks 容量瓶lOOmL, lOOOmL，符合 ISO 1042 -A 级。Pipettes 移液管lmL, 2mL, 5mL, 10mL, 20mL, 25mL，符合 I

18、SO 658 -A 级。Pipettes 移液管lmL, 2mL，具有 0.1mL 刻度，符合 ISO 835-2。Measuring cylinders 量筒10mL, 25mL, 50mL, 100mL，具有细分刻度，符合 ISO 4788。Beaker 烧杯容量400mL，卧式，符合ISO 3819。Filter paper 滤纸无灰级,灰分小于 0.01%(m/m)。Plastic bottles 塑料瓶 适合长期储存稀酸溶液。Analytical balance 分析天平精度 0.2mg。Samples and sampling 样品和取样6.1除非另有规定，实验室应按照IP 475

19、或IP 476程序获取样品。6.2 将实验室样品在原容器中彻底混合均匀后再取试样。样品混合方法如下：将盛样容器放在温度为50C60C的烘箱(5.6)内加热至样品完全液化并达到均一粘度为止。将搅拌器(5.5) 棒插入到盛样容器中，搅拌器棒插入深度应使棒头距容器底部约为5mm,搅拌样品约5min。注 2：如果不按此程序均化样品,所得结果将无效。Procedure 试验步骤Test portion mass 取样量称取 20g50g 试样，以产生大约 550mg 的灰分。注 3：根据灰分含量选择试样质量。如果任何元素的浓度超出曲线的标准范围，则需要稀释试样溶液。Test solution prepa

20、ration 试样溶液的制备7.2.1 从均化后样品中取出样品后，转移至已称重的铂坩埚(5.3)中。然后重新称量，精确到 0.1g 计算取出的试样质量。7.2.2如果需要，添加0.3g灰化剂(4.3)，均匀的分布在铂坩埚内样品的表面。 若只测铝、硅及铁元素，或者已知灰化助剂对样品空白影响不大，可直接进行7.2.3步骤。但是，如果灰化助剂具有未知的背景效应，或者如果测定样中包含钒、镍、钠、钙、锌及磷元 素，则需要将灰化助剂作为空白样进行测试。7.2.3 将盛样的铂坩埚置于电炉上，缓缓加热直到把试样点燃。保持加热温度以使试样中的可 燃组分全部烧掉，只剩下残炭及灰分。注 4 ：若试样中含有大量水分，

21、炭化时会因鼓泡现象导致样品部分损失。若发生鼓泡现象，应废弃该试样，重新取样，并在新试样中加入1mL2mL异丙醇(4.4) 后加热。若鼓泡现象仍未消失，应加入10mL甲苯-异丙醇混合液(4.6)于试样中并混合均匀。 放置一些条状无灰滤纸(5.14)于混合物中，缓慢加热。注 5 ：当纸条开始燃烧时，大部分水分已被除掉。7.2.4将炭化后的铂坩埚放入525C25C的马弗炉(5.7)内，确保坩埚中的灰分不受马弗炉 内壁中难溶物的污染，因为这种污染将影响硅的测定结果。恒温加热直到炭被烧尽，仅剩下灰 分。注 6 ：这一步骤可能需要过夜。725取出铂坩埚冷却至室温，加入0.4g助熔剂(4.8)于铂坩埚中与灰

22、分混合。再将铂坩埚放 入已预加热到925C25C的马弗炉(5.7)内5min。取出，确保助熔剂与灰分已充分接触， 再将铂坩埚放入马弗炉(5.7)内，在925C25C下加热lOmin。取出铂坩埚，待熔融物冷却至室温后，加入 50mL 酒石酸-盐酸混合溶液(4.9.1)，将铂 坩埚放在电热板(5.8)上，在确保不沸腾的情况下缓慢加热至熔融物全部溶解。注 7 ：过度蒸发溶液可能会生成难溶形式的硅沉淀。注 8 ：为了完全溶解熔融物，需要延长加热时间，可采用磁力搅拌器或摇动的方法加速溶解过程。溶液冷却后转移到 lOOmL 的容量瓶(5.9)中，用水清洗铂坩埚数次，然后向容量瓶中 加水稀释至刻度。将定容后

23、的溶液转移到100mL塑料瓶(5.15)中。注9：因稀酸溶液中含有四氟硼酸(HFO4)(来自助熔剂)，所以需将溶液转移到塑料瓶中。但储存 试验表明，一周内该溶液对玻璃器具无侵蚀作用，并且溶液中含有的游离氟化物离子质量浓度小于5mg/L。Preparation of blank solution 空白溶液的配制在 1OOmL 容量瓶中，加入 O.4g 助熔剂(4.8)和 5OmL 酒石酸-盐酸混合溶液(5.9.1)， 用水稀释至1OOmL，混匀后立即转移到1OOmL塑料瓶(5.15)中。Preparation of calibration solution 标准校正溶液的配制Aluminum，

24、silicon， vanadium， nickel， iron， sodium， calcium， zinc and phosphorus。 铝、 硅、钒、镍、铁、钠、钙、锌和磷标准校正溶液。取 25mL 质量浓度为 1OOOmg/L 的标准溶液(4.11.1；4.11.2；4.11.3；4.11.4；4.11.5；4.11.6； 4.11.7； 4.12.8； 4.12.9)到100mL容量瓶中，用水稀释到刻度，得到质量浓度为250mg/L的标 准校正溶液。再取 36 个洁净的 1OOmL 容量瓶(5.9)，分别加入 O.4g 助熔剂(4.8)和 5OmL 酒石酸-盐酸混合溶液(5.9.1)

25、；向其中四个容量瓶中，分别加入 2mL、4mL、10mL 和 20mL 质量浓度为 250mg/L 的铝标准溶液，并用水稀释至刻度，得到四种铝标准校正溶液，质量浓度 分别为5mg/L、1Omg/L、25mg/L、50mg/L；向另外四个容量瓶中，分别加入2mL、4mL、10mL 和 20mL 质量浓度为 250mg/L 的硅标准溶液，并用水稀释至刻度，得到四种硅标准校正溶液， 质量浓度分别为5mg/L、1Omg/L、25mg/L、50mg/L。采用相同的方法，得到其他元素的标准校 正溶液。注10：各种元素(铝、硅、钒、镍、铁、钠、钙、锌和磷共9种)的系列标准溶液的质 量浓度均包括 5mg/L、

26、 10mg/L、 25mg/L、 50mg/L。Storage 储存将所有的标准校正溶液转移到 100mL 塑料瓶(5.15)中保存。注12：当铝、硅、钒、镍、铁、钠、钙、锌和磷元素同时测定时，从5mg/L到50mg/L的每种元素的 标准校正溶液可合并使用，只要保证 4.11.14.11.9 中制备的标准溶液间无所用试剂不匹配情况，或在一定 浓度范围内的其他元素对被测元素只能造成空白级别的干扰。Setting up the spectrometer 光谱仪操作条件7.5.1 General (总则)：按照仪器说明书操作电感耦合等离子体发射光谱仪，设定仪器的工 作参数。注 13：由于仪器在设计上

27、的差别，所以不可能要求专门的操作条件。Peristaltic pump 蠕动泵 如果使用蠕动泵，每天开机前要检查泵管，查看是否需要更换。校验溶液的吸入速率，并 调到合适值。ICP excitation source ICP 激发源进行分析前，ICP光源应稳定30min以上。在此预热期间，导入蒸馏水或去离子水到离子 火炬中。注 14：某些制造商可能推荐更长的预热时间。Wavelength profiling 分析波长（元素谱图） 在仪器正常操作条件下，按要求测定被测元素谱图。Operation parameters 操作参数 为了能够测定所需的元素，需给仪器设定合适的操作参数，主要包括：元素、波

28、长、背景校正点数、内标元素校正点数、积分时间和三次连续重复积分。Calibration curve 校正曲线 在每批样品测试之前，利用空白溶液及标准工作溶液建立一个五点工作曲线。 初次使用该测试方法时，需利用空白溶液及标准工作溶液检查仪器的线性。若仪器在整个工作曲线范围内都呈线性，可以采用两点校正（空白和最高浓度）。或者，可以采用三点校正 （空白、中间浓度及最高浓度），若线性不好，可采用多点校正。Analysis of the test solution 试样分析 在与标准溶液相同的条件下分析待测溶液（如，相同的积分时间、背景校正、等离子体条件等）。每分析完一个试样都要用蒸馏水或去离子水喷雾冲

29、洗矩管至少 10s。若发现试样溶液中某些元素的浓度超出标准校正溶液的质量浓度范围，需要用空白溶液 （7.3）进行稀释，以使试样溶液的浓度在标准校正溶液的质量浓度范围内。（参照GB/T34099-2017注：可根据稀释倍数选用容量瓶（9）和移液管（5.10或5.11） 每分析完5 个试样，需要用标准校正溶液（任意一个）校正一次，若发现某一元素的质量 浓度超出已知值的 5%，需要对仪器进行必要的调整，然后进行重新校正。Calculation 计算计算试样中各种元素（Al、Si、V、Ni、Fe、Na、Ca、Zn、P）的含量E （mg/kg）100cdE m式中：C 试样溶液中各种待测元素的质量浓度，

30、由校准曲线得到或直接读出，单位 为毫克每升（mg/L）；d 稀释因子，为使试样溶液质量浓度落在校正溶液浓度范围内需要稀释的体 积倍数；m 称取试样的质量，单位为克（g）；100 稀释体积。Expression of results 结果表示报告各种元素含量的测定结果，精确至 1mg/kg。Precision 精密度General 概述按下述规定判断试验结果的可靠性（95%置信水平）。在 10.2 和 10.3 中，除铝和硅外的其他元素的精密度数据通过 IP 367 统计得到，该基质也 用于通过原子吸收光谱法对除磷以外的其他元素精度进行评估。铝和硅的精密度由IP377得到。Repeatability 重复性同一操作者，在同一实验室，使用同一仪器，对同一试样进行测定，所得到连续两个重复 测定结果之差值不应大于表 2 重复性数值。Reproducibility 再现性 不同操作者，在不同实验室，使用不同仪器，对同一试样进行测定，所得到的两个单一独 立的试验结果之差值不应大于表3再现性数值。根据表2 计算出的本试验方法的实际精度示例详见下表 3根据表2 计算出的本试验方法的实际精度示例详见下表 3，供用户参考。ElementRepftAtabEity mg/kgReproducib