荧光光谱法测定平衡催化剂中钙含量方法研究

侯继兵 赵研茹（中国石油兰州石化公司催化剂厂，甘肃 兰州 730060）

荧光光谱法测定平衡催化剂中钙含量方法研究

侯继兵 赵研茹（中国石油兰州石化公司催化剂厂，甘肃 兰州 730060）

本文主要讨论了用X射线荧光光谱仪测定平衡催化裂化催化剂中钙含量的分析方法，考察了影响测定的各种因素，建立了相应的工作曲线，并对其准确性和重复性进行了考察。

荧光光谱仪；平衡催化剂；钙含量

1 方法原理

X射线作为高能辐射源，利用高能辐射源激发元素产生特征X射线，在理想状态下特征X射线强度与受激元素及其浓度存在线性关系。因此，通过测量试样中某元素特征X射线的强度，采用适当的方法进行校准和校正，便可求出该元素在试样中的百分含量。

2 实验部分

2.1 仪器与设备

X射线荧光光谱仪AxiosmAX（荷兰帕纳克）

自动压样机：(0～500)MPa

箱式电阻炉：（0～900）℃

研钵：φ220mm

分析天平:0.0001g

2.2 试剂与材料

碳酸钙（CaCO3),优级纯

硫酸镍（NiSO4·H2O），优级纯

氧化硅（SiO2），光谱纯

氧化铝（Al2O3），光谱纯

2.3 选择X射线管激发电压和电流

X射线荧光强度与一次辐射强度、波长、荧光谱线波长、射线在样品中的吸收等多种因素有关。通常情况下，电压电流的大小直接影响激发强度，升高电压可以提高激发电位高的谱线的X射线荧光强度，升高电流则可提高激发电位低的谱线的X射线荧光强度，但过高的电压电流会缩短X射线管的使用寿命[2]。所以选择的工作管流、管压分别为30mA、100kV。

2.4 晶体的选择与分析谱线的确定

选择钙含量较高的样品，通过测试确立元素的最佳分析条件，见表1。

表1 钙元素测量条件

2.5 标准样品制备

模拟平衡催化剂中各元素含量，用Al2O3、SiO2、CaCO3按不同梯度配制8个标准样品。混合均匀，加入少许无水酒精，在玛瑙研钵中研磨2小时，烘干作为标准样品，结果见表2。

表2 标准样品钙含量

2.6 工作曲线的绘制

选择所测元素的特征谱线，测量角度（2θ），测量时间及脉冲高度（PHA）等条件。测量标样中钙元素的强度，选择适当系数，并通过参量计算方程，由计算机自动处理绘制钙元素的工作曲线，如图1所示:

图1 钙元素工作曲线

由图1可以看出，标样中钙含量(横坐标)与其荧光强度(纵坐标)呈线性关系，关系式为Y=40.522X+0.0789，相关系数R=1.0000。

3 结果与讨论

3.1 样品制样压力的选择

在样品制备过程中压力的选择至关重要，它关系到分析样片的紧密、牢固程度、样品中各元素的强度、保存期限等问题。制样压力过小，样品不能成型，而且样品表面不光滑，有粉末，会对仪器造成污染；压力过大，会造成压样机的负荷过大，影响压样机的使用寿命。实验中选择压样机压力为300MPa，保压10s。

3.2 焙烧温度的选择

选取2个样品考察焙烧温度对平衡催化剂中钙元素的影响（焙烧1h），样品在不同温度焙烧1小时，钙含量变化很小。故后续试验不对样品进行预焙烧处理。

3.3 镍元素对钙含量的影响

平衡催化剂中元素较多，在荧光光谱分析中，各元素间存在相互干扰。元素光谱线的重叠干扰分为波长重叠或能量重叠。波长重叠是干扰线的光谱与分析线光谱的波长相同或分析线的光谱波长与较重元素光谱的高次反射波长（nλ）值相同。能量重叠是干扰线与脉冲线的脉冲高度分布重叠。根据平衡催化剂中各元素谱线分析，镍元素的谱线对钙元素有干扰，所以进行试验考察。

选择催化裂化催化剂，放入500℃箱式电阻炉焙烧1h烘去水分，加入烘干的硫酸镍和碳酸钙，配制含相同钙含量，不同镍含量的样品，放入研钵研细混匀，压片进行分析。

3.4 准确性考察

为验证工作曲线的准确性，用本方法测定各炼厂的平衡催化剂样品，并与等离子发射光谱法进行结果对比。

准确性考察结果：工业样品准确性考察中，钙含量相对偏差最大值4.69%，准确性较好。

3.5 重复性考察

重复性考察结果：重复性考察中钙含量相对标准偏差均低于5%，重复性较好。