利用垂直觀測等離子體 ICP-OES 測定油品中的金屬是一種行之有效的技術，對 于采用 ASTM 標準測試方法 D5185-13 的實驗室而言尤其如此。該方法了 ICP-OES 作為已使用及未使用的潤滑油和基礎油中 22 種元素的快速測定方法以 及廢油中磨損金屬（如 Fe、Cu 和 Al）的快速篩查方法。分析人員使用此測試監 測設備的磨損狀況，指示添加劑包的混合效率，或用于基礎油中金屬含量測定以 進行質量保證 [1]。

 

Agilent 5110 垂直觀測 (RV) ICP-OES 具有高穩定性、高分析速度和較低運行成 本。在本研究中，5110 RV 配有 Agilent SPS 4 樣品前處理系統和全面集成的 Agilent AVS 6 高級閥系統，后者簡化了工作流程并大大提高了分析效率，且不 影響準確度、精密度、穩定性和重現性。5110 RV 運行速度更快，減少了分析每 個樣品所需的氬氣，從而大大節省了高通量分析實驗室的成本。

 

實驗部分：

儀器 本分析使用 Agilent 5110 RV ICP-OES。的垂直觀測 (RV) 配置適用于分析有機樣品。即插即用式炬管設計可自 動定位垂直炬管并連接所有氣體，實現快速啟動的同時確保 可重現的炬管安裝，不受操作人員的人為差異影響。進入 炬管的三條氣體管線上的質量流量控制器以及恒溫光學組件 有利于保證發射信號的長期穩定性，如圖 2 的長期穩定性 曲線所示。

為分析極挑戰性的樣品，RF 系統必須能夠迅速適應等離 子體條件的變化。5110 RV ICP-OES 中的自激式固態射頻 (SSRF) 發生器可滿足這些挑戰并處理從甲醇或汽油等揮發 性有機物到煤油等半揮發性有機物的各種有機樣品。該系 統的優點在于，可采用與分析水溶液相似的等離子體條件分 析有機物，而無需使用較高等離子體氣體流速。此外，為 分析 A-Solv 等煤油型溶劑中的磨損金屬，無需將氬氣/氧 氣加入輔助氣流中或使用溫控霧化室。

采用 Agilent SPS 4 樣品前處理系統與 6 通高級閥系統 (AVS 6) 相結合進行自動樣品輸送 [2]。*集成的 AVS 6 利用高速泵以大限度縮短提升時間，利用精準氣泡注入控 制輔助進行穩定和沖洗，為有機樣品分析提供了高通量和優 異的分析性能。

AVS 6 使用正排量泵，與基于負壓的泵相比僅需極少維護。 該裝置設置簡單，易于裝配和拆卸，并具有足以處理棘手樣 品的穩定性，是油品分析的選擇。

本分析所用的樣品引入系統為半揮發性有機物分析套件，其 中包括玻璃同心霧化器、1.4 mm 內徑的 RV 炬管、耐腐蝕 管路和雙通道玻璃旋流霧化室。 

 

儀器運行條件在表 1a 和 1b 中列出。 對所有波長均使用擬合背景校正，無需確定每個元素的離峰 背景校正點，從而簡化了方法開發。

選擇用于分析的波長列于表 2 中。這些波長根據 ASTM D5185 的建議進行選擇。表 2 中還列出了方法檢測限 (MDL)。它們是基于分析運行過程中重復 10 次空白溶液測 量的 3 倍標準差并乘以 10（樣品稀釋因子）以得到原始樣 品的 MDL。

 

標準品和樣品前處理 利用 Agilent A-21+K 標準品配制 0、5、10、50 和 100 ppm 的工作標準溶液。該溶液為含有 22 種 500 ppm 元素（Ag、 Al、B、Ba、Ca、Cd、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Mo、 Na、Ni、P、Pb、Si、Sn、Ti、V 和 Zn）的油品。利用烴 油中的 5000 ppm 單元素標準品配制 Ba 和 Zn (200 ppm) 以及 Ca、Cu、Fe 和 Mg (250 ppm) 的高濃度標準溶液。 這些標準品使用基礎礦物油 (75 cSt) 進行基質匹配以獲得 恒定粘度，并用 Agilent A-Solv ICP 溶劑稀釋為每種溶液中 的總油濃度為 10% (w/w)。 用 A-Solv ICP 溶劑將廢機油樣品按 1:10 (w/w) 的比例稀釋 后進行分析。向樣品中加入不同濃度的 A-21+K 以測試磨 損金屬元素和添加劑元素的回收率。對測定的所有元素均 配制 25 ppm 的低濃度加標樣品。為 P 和 Zn 配制 50 ppm 的高濃度加標樣品，并為 Ca 配制 130 ppm 的高濃度加標 樣品。對于標準溶液，將樣品用基礎礦物油進行基質匹配， 得到每種溶液中的總油濃度為 10% (w/w)。

 

結果與討論：在所有波長下獲得的線性校準相關系數均大于 0.999。這證 明 5110 ICP-OES 能夠檢測油品中低濃度范圍 (mg/kg) 的 元素，同時還能以*準確度和精密度監測高濃度磨損金屬 和添加劑。圖 1 顯示了濃度高達 250 ppm 的 Ca 422.673 的校準曲線，其相關系數高于 0.9999，且各個校準點的校 準誤差小于 3%。由于該校準曲線具有優異的線性，因此 能夠準確測定該校準范圍以上的濃度，從而突出了 5110 RV ICP-OES 所能實現的線性動態范圍 (LDR)。這一擴展的 LDR 還可減少校準標樣的數量，意味著能夠投入更多的時 間運行樣品，而縮短校準所需耗費的時間。

在單次運行中即可測定油類樣品中的所有元素。利用配有 AVS 6 的 5110 RV ICP-OES 獲得的加標回收率列于表 3 中。 所有值均處于預期值的 ±10% 以內。每個樣品的分析時間 為 22 秒，其中包括樣品之間的 2 秒沖洗時間，且每個樣品 進行兩次重復讀數。每個樣品的總氬氣消耗量僅為 7 L。 

 

另外還使用未配備 AVS 6 的 5110 RV ICP-OES 對加標回收 率進行測定，結果獲得了相似的回收率。然而，其分析時 間為 52 秒，而使用 AVS 6 時僅為 22 秒。由于使用 AVS 6 可節省時間，因此能夠將樣品通量提高一倍以上，并使氬氣 消耗量減半。

 

通過設置完整的分析序列（各樣品之間設置 2 秒的沖洗 時間）并在 6 小時內每 5 個樣品測量一個廢機油樣品來 評估 5110 RV ICP-OES 的長期穩定性。在整個運行中分 析了 1000 個樣品，且未進行重新校準。所有元素的穩定 性曲線顯示于圖 2 中。 精密度處于 1.1% RSD 和 2.7% RSD 之間，與初始讀數的 濃度偏差小于 10%，表明 5110 RV ICP-OES 的垂直等離 子體具有穩定的樣品處理能力，且該儀器在使用高級閥系 統 (AVS 6) 時可獲得優異的精密度。

 

結論 Agilent 5110 RV ICP-OES 是按照 ASTM D5185 方法測 定油類樣品中金屬的理想儀器，該方法廣泛用于從事潤滑 油中磨損金屬和添加劑直接分析的實驗室。5110 RV 相 比于其他垂直觀測 ICP-OES 具有許多優點：

• 當配有高級閥系統 (AVS 6) 時，每個樣品的樣品分析 循環時間為 22 秒，每個樣品的總氬氣消耗量為 7 L， 且不會影響準確度、精密度或穩定性 • 而使用未配備 AVS 6 的 5110 RV ICP-OES 時，每個 樣品的樣品分析循環時間則為 52 秒

• 使用 AVS 6 時，在 6 小時內獲得了優異的長期穩定 性，RSD < 3%

• 垂直等離子體和穩定的 27 MHz SSRF 系統具有出色 的基質處理能力和穩定性

• 直觀的軟件界面和*集成的閥系統可簡化日常操作 和方法開發