石油化工行業中的雜質控制是保證原油、中間產品和最終成品質量的重要步驟。鎳、釩、汞、鉛等金屬是催化劑毒物，即使含量很低也會影響產品的質量。催化劑過早失活會導致生產周期中斷，造成高昂的成本。很多實驗室使用電感耦合等離子體發射光譜儀（ICP-OES）分析原油、中間產品和最終成品（包括輕中餾出物）中的痕量元素。然而，隨著對元素雜質含量的規定日益嚴格，儀器必須具有能夠檢測濃度水平更低的元素雜質的能力。由于電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）的靈敏度更高、特異性更強，現在已經成為了實驗室常選的儀器。

參考《ASTM D8110 采用電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）對餾出物進行元素分析的標準測試方法》中提供的指導原則，賽默飛新品iCAP MSX ICP-MS給出了可以對石油化工行業不同沸程的典型樣品進行常規分析的案例。

1. 不同類型的石化樣品蒸汽壓和粘度不同，通常需要使用額外的設備或者對樣品進行預處理，才能將有機樣品抽吸到等離子體中，以保持等離子體的穩定性，減少積碳，并盡可能降低背景干擾

2. 有機溶液被吸噴霧化后改變了等離子體的負載和高頻發生器的阻抗匹配狀態，嚴重時會引起等離子體的不穩定甚至熄火，因此要求高頻發生器具有超高的穩定性以及快速匹配的特性

3. 碳對鉻或釩等關鍵分析元素會產生干擾，因此需要儀器具有優秀的干擾消除能力

配備優化的進樣系統，可以將額外的氬氣流（可用于AGD模式下在線稀釋樣品）和氧氣流（用于分析有機樣品）分別連接至霧化室彎頭的兩個不同位置。因此，用戶可以快速切換水溶性樣品應用和有機樣品應用，不會造成儀器停機。

智能基體處理技術（IMH）可在非分析步驟（樣品提取和清洗）中有效處理樣品基體，減少不必要的引入，從而延長進樣系統的維護周期。

智能透鏡電壓同步掃描技術（IntelliLens），可針對每種元素應用優化的電壓設置，在整個質量范圍內都具備極高靈敏度。

使用四極桿 QCell 碰撞/反應池，基于兩級干擾排除機制，結合自動調節的質量篩選功能，有效抑制多原子干擾，實現全面的干擾去除。

Qtegra ISDS軟件中的“Get Ready”功能，可支持所有分析實驗室的日常工作流程，用戶可以讓儀器自動執行ICP-MS的啟動和性能驗證，從而騰出時間制備樣品和完成實驗室中的其他工作。

進樣系統的配置專為滿足分析有機樣品的需求，具體條件參數如下：

表1 儀器參數

為了解決碳沉積的問題，另外配置了一個質量流量計，將純氧以穩定流速加至霧化室彎頭處。iCAP MSX ICP-MS的進樣系統經過重新設計，可以通過霧化室彎頭處的專用接口導入其他氣體，與用于樣品稀釋的氬氣分開。這對于需要快速切換含水溶液和有機溶劑的實驗室來說是一大優勢，現在無需改變氣體連接即可實現。

在KED模式下，使用純氦氣作為唯一的碰撞氣體檢測了全部測試元素。iCAP MSX ICP-MS可在基體模式下運行，該模式經過優化具備出色、穩健的基體耐受能力，可分析復雜的基體。

為了減少等離子體中有機溶劑產生的高蒸汽壓影響，并且能在一個序列中分析各種類型的樣品，將霧化室冷卻到-5℃。

配備了用高性能陶瓷材料制成的PLUS炬管，與標準石英炬管的幾何尺寸和形狀相同，可用于替換石英炬管。這種PLUS炬管十分耐用且使用壽命長，尤其適用于有機溶劑。

為了能夠分析同一批次中不同類型的樣品，使用了不同的方法來制備每一份樣品。

燃料油/原油：首先用水浴將油樣加熱至40℃-60℃，然后充分混合，以確保樣品的均勻性。從容積為50mL的燒瓶中準確取出1g均勻混合的油樣，再用PremiSolv™稀釋劑將油樣稀釋100倍。

重石腦油（沸點范圍 160°C -180 °C）：直接抽吸到ICP-MS中。

輕石腦油（沸點范圍 40°C -60 °C）：使用PremiSolv稀釋劑將輕石腦油稀釋10倍，再抽吸到ICP-MS中。

只使用氦氣作為碰撞氣體，并且僅在KED模式下測量所有元素，就可以實現足夠低的檢出限。

標準曲線相關系數（R）和儀器檢出限（IDL）：

表2  各元素相關系數、檢出限

圖1和圖2分別顯示了對輕石腦油和稀釋100倍的石油樣品的加標回收率情況（除了K外的元素加標濃度為5ug/L，K的加標濃度為50ug/L），加標回收率在80%-120%。

圖1  加標回收測試結果：檢測輕石腦油樣品中各種元素濃度的準確率

圖2  加標回收測試結果：檢測原油樣品中各種元素濃度的準確率

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每隔10個樣品就分析一次質控樣品（QC），以驗證整個分析批間的分析準確度，進行了10小時的連續分析，并對QC進行了檢測，平均準確率如圖3所示，所有元素的平均準確率都在80%-120%的范圍內，相對標準偏差小于5%，有力地證明了長期采集的數據具備較高的準確性和精確性。

圖3  歷時10個小時的樣品分析結果中觀察到的平均回收率（n=20）

采用 iCAP MSX ICP-MS對不同石油產品進行元素分析的方法為檢測石油和石油加工產品的實驗室提供了一種切實可行的解決方案，所擬定的分析方法適用于常規實驗室，在確保盡可能減少系統停機時間的情況下，可以獲得高通量、穩定、可靠的分析結果。

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