红外光谱分析技术在油品分析中的应用探索

吴双(大庆炼化公司质量检验与环保监测中心，黑龙江大庆163700)

红外光谱分析技术在油品分析中的应用探索

吴双(大庆炼化公司质量检验与环保监测中心，黑龙江大庆163700)

红外光谱分析技术是一种高效、节能、快速、安全的分析测试技术，近年来广泛应用在化工产品分析检验工作中。本文主要分析了红外光谱分析技术的原理特点，以及红外光谱分析技术快速测定油品化学指标、监测汽油质量、定性定量分析油品质量等方面的应用。

红外光谱分析技术；化工产品；油品分析

红外光谱技术是集光谱测量技术、化学测量技术以及基础测量技术为一体，将外红光谱采集到的物态信息通过化学计量方法建立模型，并通过测定未知样品的光谱快速测定样品的化学成分和性质。根据红外光谱图吸收峰的强度测定样品中各种物质的含量，并通过红外光谱油分析软件定量测试油品中的氧化值、硝化值、水、燃油稀释度、乙二醇等含量，从而获得样本油的各项指标。

1 红外光谱分析技术

1.1 红外光谱分析技术原理

红外光谱分析技术是通过红外光辐射能量小于紫外线辐射能量，当红外光照射到样本中，辐射能量不会造成分子中电子能级的跃迁，只能被样品中的分子吸收，引起分子振动和转动能级的跃迁，分子振动状态发生变化并吸收红外辐射时，会形成带有物质结构的红外吸收光谱。红外吸收光谱根据吸收的距离分为近红外光谱、中红外光谱、远红外光谱。红外光谱一般指中红外光谱，中红外光谱在对不同油品检测中效果比较好，能够快速获得油品的物质信息，具有良好的适用性，是油品快速检测常用手段之一。

1.2 红外光谱的技术优点

1.2.1 扫描时速度快

红外光谱分析技术在扫描的同时几乎就测定了样品中所有频率的信息，通常只需要几秒钟就可以完成扫描，因此它可用于不稳定物质的红外光谱。

1.2.2 分辨率高

红外光谱分析技术具有较高的灵敏度和很高的分辨率，分辨率达到了0.1cm-1—0.005cm-1。

1.2.3 信息量大

红外光谱分析技术在分析测量过程中，能够反映细微物质组成的变化。对一种或者一类物质的特征吸收峰辨识度高。红外光谱根据各组独立的吸收峰测定油品中的组分。

1.3 红外光谱分析技术常用设备——红外光谱仪

红外光谱仪是随着计算机、信息技术发展起来的一种新型测量技术，它能够对物质的分子结构和化学成分进行定性分析。红外光谱仪有色散型红外光谱仪、傅立叶变换红外光谱仪两种。目前使用的红外光谱仪大部分都是傅立叶变化型的红外光谱仪。随着技术的进步，光谱分析仪逐渐朝着高精度、多功能以及与其他分析技术组合联用检测方法：比如气相色谱、质谱联用或者液相色谱-红外联用等方式。上个世纪九十年代，红外光谱分析仪广泛应用在油品分析中，并出现了燃料油红外分析仪和红外润滑油分析仪，推动了我国油品分析技术的进步。

2 红外光谱技术在油品分析中的应用

2.1 快速测定油品化学指标

红外光谱分析仪不但可以对已有的模型样品参数和性能指标进行测定，而且还能根据样本的组分以及相关参数测定未知样品的主要性质和性能，并快速判断样品中的种类和各类指标。红外光谱分析技术在分析未知样品具有明显优势。红外光谱分析技术与油品粘度具有一定的相关性，油品中的羰基峰吸收变化值与光谱酸值变化一致。传统油品测量技术一般使用滴定法，在油品中使用添加剂测定油品中剩余抗氧化剂的含量，油品在使用过程中，受到自身氧化反应和外部污染源的影响，无法充分发挥抗氧化剂的作用。红外光谱分析仪能够模拟油品使用过程的酸碱性和周围的环境，从而直接测量油品中参与氧化作用的氧化剂的含量。

2.2 定性定量分析

红外光谱技术可以测量汽油中的芳烃、烯烃、饱和烯烃等氧化物。在汽油生产中一般会添加MTBE、低碳醇提高汽油的辛烷值，但是这两种物质具有一定的腐蚀性，因此其添加量控制比较严格。所以，必须准确测定MTBE、低碳醇在汽油中的含量。根据ASTM D4815相关要求用气相色谱法测量汽油中MTBE、低碳醇等九种氧化物的含量，但是这种测量方法需要复杂的色谱柱分析系统，测量十分复杂。通过傅立叶红外光谱仪不需要利用分离柱就能快速进行检测。汽油中的醇、醚等物质的振动吸收峰在中红外13000cm-1-810cm-1这个区域范围，通过最小二乘法就能建立汽油校正模型，从而快速测定汽油中MTBE、低碳醇等九种氧化物的含量。此外，近年来红外光谱润滑油添加剂测量技术也得到了一定的发展，可以直接测量润滑中的抗磨剂、抗氧化剂以及清净分散剂等多种添加剂。

2.3 监控发动机油质量

将红外光谱技术应用在发动机油品质量，一旦发现发动机油质下降或者少油的情况下，能够立即进行更换，从而延长油品使用时间，有效的降低发动机故障发生概率。红外光谱仪器能够监测原油与新油特定波数对应的吸收光度谱线峰位的差谱，从而监测发动机油中有机化合物的污染程度。经过二十多年的发展，红外光谱分析仪在测定油品测质量方面的技术已经十分成熟，红外光谱技术在监测润滑油质量变化已经列入了ASTME2412-04标准方法。

3 结语

红外光谱分析技术近年来在油品质量分析技术中广泛应用，能够快速采集样本各项物理参数，测量样本中的物理特性和化学成分，判断油品质量。随着红外光谱技术的进步，未来将不断提高油品分析速度以及自动化水平。

[1] 赵升红,黄毅,刘多强等.中红外光谱技术在油品分析中的应用[J].石油化工应用,2009,28(7):6-7,19.

[2] 谢圣臣.近红外光谱分析技术在油品分析中的应用分析[J].商品与质量,2016,(26):16-16.

[3] 马树侠.浅谈近红外光谱分析技术在油品分析中的应用[J].中国化工贸易,2013,(8):275-275

吴双（1989-），女助理工程师，齐齐哈尔大学，高分子化学与工程，主要技术工作：化验分析。