原子吸收光谱法检测汽油中锰含量的影响因素

2021-12-15丁高照莆田市产品质量检验所福建莆田351100

化工管理 2021年34期

丁高照(莆田市产品质量检验所，福建莆田 351100)

0 引言

汽油中的锰主要以MMT(甲基环戊二烯三羰基锰)的形式存在，MMT是一种常用的抗爆添加剂，其主要用于提高汽油的辛烷值。但长期使用含锰的抗爆剂会堵塞汽车零部件，加速汽车老化，并危害人体健康，污染环境。在美国等发达国家和地区，MMT早已被禁用，GB 17930—2016对汽油中的锰含量限定为不大于0.002 g·L-1，其检测方法采用NB/SH/T 0711—2019。

1 实验部分

1.1 实验原理

呈气态的原子对由同类原子辐射出的特征谱线具有一定的吸收作用，当仪器从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光通过试样蒸气时，被蒸气中待测元素基态原子所吸收，由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测元素的含量。

1.2 实验仪器与材料

原子吸收分光光度计(北京东西分析仪器有限公司)、空心阴极灯(锰)、乙炔(纯度为99.99%)、纯净空气、甲基异丁基甲酮(MIBK)(分析纯)、甲苯(分析纯)、结晶碘、氯化锰(MnCl2·4H2O)、氯化甲基三辛基铵(分析纯)等。

1.3 实验步骤

1.3.1 溶液的配制

配制浓度为0.03 g·mL-1的碘-甲苯溶液、体积分数分别为10%和1%的氯化甲基三辛基铵-MIBK溶液。以氯化锰为标准物质，配制浓度为264.2 mg·L-1的标准储备液，并将其稀释成浓度分别为0.53 mg·L-1、1.32 mg·L-1、2.64 mg·L-1、3.96 mg·L-1标准溶液[1]。

1.3.2 试样处理

在盛有30 mL MIBK的50 mL容量瓶中，加入质控样品车用汽油5.0 mL，并摇匀，加入100 μL浓度为0.03 g·mL-1的碘-甲苯溶液，反应约1 min，加入5.0 mL体积分数为1%的氯化甲基三辛基铵-MIBK溶液，用MIBK稀释到刻度并摇匀。

1.3.3 分析测试

打开乙炔和空气开关，将仪器预热20 min并用氘灯扣除背景，设定仪器测量参数，测定波长为279.5 nm条件下样品的吸光度。依次测定空白及标准溶液的吸光度，绘制标准曲线，并将样品定量测试。

2 影响因素分析

2.1 燃气流量对吸光度的影响

固定仪器测量参数如电流：3 mA，燃烧头高度：9.0 mm，助燃气流量：4.5 L·min-1。平衡仪器能量为99%～101%。同等条件下，考察不同的燃气流量对测量结果的影响。结果表明，当燃气流量为1.0 L·min-1时，样品的吸光度达到最大且较为稳定[2]，如表1所示。

表1 不同燃气流量对吸光度结果的影响

2.2 助燃气流量对吸光度的影响

固定仪器测量参数如电流：3 mA，燃烧头高度：9.0 mm，燃气流量：1.0 L·min-1。平衡仪器能量，考察不同大小的助燃气流量对测量结果的影响。结果表明，当助燃气流量为5.0 L·min-1时，样品的吸光度达到最大，如表2所示。

表2 不同助燃气流量对吸光度结果的影响

2.3 燃烧头高度对吸光度的影响

从原理上分析，燃烧头高度对测量结果的灵敏度具有很大的影响[3]。为了兼顾仪器的灵敏度和稳定性，试验过程需要选择合适的燃烧头高度。在固定仪器测量参数的条件下，如电流：3 mA，燃气流量：1.0 L·min-1，助燃气流量5.0 L·min-1，平衡仪器能量，考察不同的燃烧头高度对测量结果的影响。结果表明，当燃烧头的高度设定为10.0 mm时，样品的吸光度达到最大值，如表3所示。

表3 不同燃烧头高度对吸光度结果的影响

2.4 光照时间对吸光度的影响

通常情况下，汽油应在阴凉干燥且避光的环境中储存，随着光照时间的延长，样品的MMT逐渐分解，所测得结果的吸光度降低。这是因为一方面汽油中的部分有机物组分在光照情况下会被氧化成聚合物，影响汽油中锰原子在特征光照射下的完全吸收；另一方面汽油中的添加剂MMT见光容易分解，且分解后的产物在储存罐底部形成浅棕色的沉淀，从而导致样品不够均匀[4]，影响检测结果。