分光光度法应用于石油产品色度测定的优化研究

杨金鑫，熊道陵，王庚亮，张团结，许光辉，陈 超，郑 顺，陈金洲

（江西理工大学冶金与化学工程学院，江西赣州341000）

分光光度法应用于石油产品色度测定的优化研究

杨金鑫，熊道陵，王庚亮，张团结，许光辉，陈 超，郑 顺，陈金洲

（江西理工大学冶金与化学工程学院，江西赣州341000）

石油产品色度测定通常采用目测比色法和比色计法，但是直接目视观测主观性较强，准确度和灵敏度都较低，并且要定期更换比色片或比色液，步骤繁琐.文中研究了一种采用普通分光光度计就能对石油产品色度进行测定的新方法，即分光光度法.该方法通过配制25种标准比色液，然后做出标准曲线，寻找合适吸收波长，然后选用合适的比色皿，使得吸光度落在0.1~1.0之间，建立了不同波长下的吸光度和色度的关系表，可以通过查表直接得到石油产品色度值，也可以通过拟合的曲线公式计算出色度值.分光光度法不仅提高了测定色度的准确度和灵敏度，同时操作简单可以长期使用.

分光光度法；石油产品；色度；比色法

目前，国外主要采用ASTM D1500标准对石油产品色度进行测定[6-8]，而国内主要根据国标GB/T 6540石油产品色度测定方法——目测比色法和比色计法[9].这两种标准都过多的依赖检测者的主观性[10-11]，且所采用的比色片要定期更换，使得检测步骤繁琐.石慕尔等[12]曾提出用分光光度法测定油品的色度，根据比较待测样与标准比色液的吸光度曲线来确定油品的色度，但是其过多的更换比色皿的大小，也使分光光度法检测色度变得复杂，不利于其推广应用.国内还有一些研究者[13-14]采用现代化的色度传感器对色度进行测定，但成本较高难以推广.笔者对分光光度法检测石油产品色度的方法进行优化，使其在较少的改变入射光波长同时也保证较高的检测精确度.

1 原理

分光光度法测定石油产品的理论基础是物质对光的选择性吸收[15].当一束白光通过石油产品时，有些波长的光被吸收，而另一些波长则透过.透射光刺激人眼而使人感知到油品的颜色，因此油品的颜色是由透射波长决定.

根据朗伯-比尔定律，在某一选定波长，不同颜色的油品会有不同吸光度.根据SH/T 0168-1992配制不同色号的标准比色液，在可见光范围内全波长扫描其吸光度.找到最佳的比色波长λ和不同色号c对应的吸光度A，然后进行曲线拟合[16].在油品色度检测过程中，首先测出最佳波长下的吸光度A，然后和标准色号的吸光度进行比较查得相应的油品色号，也可以通过拟合的方程代入吸光度A计算出油品对应的色号.

表1 标准比色液的配制

2 实验部分

2.1 主要试剂与仪器

1）按照SH/T 0168-1992石油产品色度检测方法配制标准比色液.2 L的φ（H2SO4）=0.01，1 L的φ（HCl=0.1），500 mL的ρ（K2Cr2O7）=1 g/L，500 mL的ρ（FeCl3·6H2O）=500 g/L，100 mL的ρ（CoSO4· 7H2O）=500 g/L，100 mL的ρ（NH4CNS）=3 g/L.

2）紫外-可见分光光度计：Unico UV/VIS 2802PCS型，Unico 7200型，尤尼柯（上海)仪器有限公司；移液管：10.00 mL，5.00 mL，1.00 mL，0.50 mL；洗耳球；洗瓶.

2.2 标准比色液配制

取上述配制的试剂，按表1所示的体积配比配制一系列标准比色液.如配制色号1的标准比色液，则可以使用移液管移取0.40 mL的已配制的K2Cr2O7溶液至50 mL的容量瓶，继而用已配制的H2SO4定容即配制完成.整个配制和测定过程都是在25±3℃的环境下完成的，因此温度对溶液配制

和仪器精度的影响很小，可以忽略.

2.3 标准比色曲线的绘制

设定紫外可见分光光度计的扫描范围是320~ 1000 nm，扫描精度1 nm，最大吸光强度3.0，以蒸馏水为参比液，用1 cm的石英比色皿，将表1配制的标准比色液放入参比池中逐一进行扫描，得到25条标准比色曲线如图1.

从图1可以看出1~8色号在350 nm的波长有最强吸收峰，但由于油品在紫外区会有较强吸收而影响对色度的测定，故在测定油品色度中应选择波长范围在380~800 nm的可见光区.1~25色号在可见光范围内都没有吸收峰，因此可以选择吸光度变化不大同时又使吸光度落在0.1~1.0区间范围内，这样就可以保证合理误差的同时使检测具有较高的灵敏度.具体选择的吸收波长如图2和表2.

图1 标准比色曲线

图2 可见光范围内选择的最佳吸收波长

表2 不同吸收波长下吸光度与色度对应表

3 结果分析与样品测定

从图2中可以看出1~5色号在380 nm波长处的吸光度普遍偏低，根据朗伯比尔定律，改变光程的距离可以改变吸光度的大小，因此选用2 cm的比色皿使吸光度在0.1~1.0之间，这样测定色度会使误差变得更小.GB色号和ISO色号有很大区别，若是采用ISO色号，则不需要更换比色皿.用分光光度法判定石油产品色度可以直接通过查表的方法，也可以通过代入公式计算的方法.

通过查表法判定某一石油产品色度的流程如图3，其具体判定步骤就是将石油产品倒入比色皿中，以蒸馏水为参比液，先调至380 nm波长处，读取吸光度.若吸光度超过1.0则调至450 nm波长处，重新设置分光光度计，再次读取吸光度，倘若吸光度依然超过1.0，则依次调至下一波长处，若调至620 nm波长，吸光度依然超过1.0，说明样品的GB色度大于25（即ISO色度大于8.0）.若在某一波长处发现吸光度小于1.0，则可以查表2来确定相应的色度.若在380 nm波长处的吸光度就小于1.0，则与1 cm比色皿一栏中数值比较，若是比GB色度5还要大好多，则调至450 nm波长再对比，若小于GB色度6，此时可以说明样品的GB色度小于6.若小于GB色度5，此时可以换用2 cm比色皿，然后再测吸光度，与表2中数值进行对比，确定样品的色度.

通过代入公式法计算色度，则是通过曲线拟合，将某一波长下的吸光度和色度建立一定的函数关系，然后将测定的吸光度值代入到相应的公式中就可以计算出样品的色度.这种方法减少了因为

标准溶液配制的误差，使得到的色度值更加准确可靠.拟合的吸光度和色度的函数关系如图4，图4中 GB色号1~5是用2 cm比色皿的数据拟合的方程.

图3 查表法判定石油产品色度

图4 吸光度与色度的函数关系图

采用上述两种方法对石油产品色度进行测定，

使用仪器为Unico 7200型可见分光光度计，其测定数据及结果如表3.

表3 石油产品色度测定结果

4 结束语

相对于目视比色法，采用分光光度法测定石油产品的色度，不仅提高了测量的准确度和灵敏度，排除了不同测定人的目测误差，同时省去了定期配制标准比色液去校验比色卡和更换比色卡的繁琐步骤，标准曲线只要定期校正就可长期使用.GB色号较ISO色号划分的更加详细，特别是针对色度较低的油品，采用本方法可以直接得到石油产品的GB色号，继而查表得到ISO色号，方便快捷且精度高.因此，分光光度法测定石油产品色度是一种可靠并值得去推广应用的方法.

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[15]华东理工大学分析化学教研组,四川大学工科化学基础课程教学基地编.分析化学[M].北京:高等教育出版社,2009.

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The optimization research of petroleum products chroma by spectrophotometry

YANG Jinxin,XIONG Daoling,WANG Gengliang，ZHANG Tuanjie，XU Guanghui，CHEN Chao，ZHENG Shun，CHEN Jinzhou
(School of Metallurgy and Chemical Engineering,Jiangxi University of Science and Technology,Ganzhou 341000,China)

Visual method and colorimetric method are generally used for oil chroma.But direct visual observation is subjective and of low accuracy and sensitivity.Changing color film or color solution frequently is tedious.In this article a new method taking on a conventional spectrophotometer for measuring the chroma of petroleum products,namely Spectrophotometry,is introduced.By preparing 25 kinds of standard color solution are prepared;a standard curve is worked out;and a suitable absorption wavelength is found,then an appropriate cuvette is chosen to make the absorbance fall between 0.1 and 1.0.The relational table of the absorbance of different wavelengths and color is set.Oil chroma values can be obtained directly from the table. It also can be calculated by curve fitting equation.The spectrophotometry not only improves the accuracy and sensitivity of the chroma,but also can be used for a long-term with simple operation.

spectrophotometry;petroleum products;chroma;colorimetric

O644；TE626

A

2014-04-21

国家自然科学基金资助项目（51364014）；江西省科技厅资助项目（2013BBG70003）；2013年江西省大学生创新创业训练计划资助项目（201310407037，201310407057）

杨金鑫（1990-），男，硕士研究生，主要从事再生资源综合利用等方面的研究，E-mail:youngjinxin@163.com.

熊道陵（1965-），男，博士，教授，主要从事再生资源综合利用等方面的研究，E-mail:dlxiongcs@163.com.

2095-3046（2014）05-0006-06

10.13265/j.cnki.jxlgdxxb.2014.05.002

石油产品的色度与原油的性质、加工工艺、精制深度等因素有关[1].对于一些催化裂化的石油产品，由于含有不饱和的烃类和其他非烃类，在空气中易氧化聚合成胶质，使其颜色变深[2].在汽柴油生产过程中，测定石油产品的色度可以及时判定油品的精制程度，以便控制油品的质量.在储存过程

中，测定油品的颜色也可以衡量油品的安定性[3-4].由此可见石油产品色度的测定在油品的生产和储运过程中都有着不可或缺的地位[5].