原子吸收光谱法测定车用汽油中金属含量的研究

辛如雪

（内蒙古自治区石油化工监督检验研究院，内蒙 呼和浩特 010010）

自21世纪以来，我国的汽车工业进入了高速发展的时代。然而随着汽车保有量的增加，随之而来的是严重的环境保护问题。因为汽车的尾气排放污染已经成为了我国大气环境污染的主要污染来源之一。而车用汽油作为汽车的燃料，其品质高低是影响尾气排放的决定性因素，其中，车用汽油中的金属成分便是不利因素之一[1]。

车用汽油中的金属元素，一部分来源于汽油在制造、贮存、运输等过程中接触到的金属容器；一部分则是来源于人为添加的金属添加剂[2]。为了提高车用汽油的抗爆性，可在汽油中加入抗爆剂，而金属型抗爆剂因其抗暴性能优越，被广泛使用。更是有铅基、锰基、铁基、铜基、锂基及稀土基等不同种类。

近些年来，由于环境污染等问题日益突出，金属型抗爆剂的使用也受到了限制。根据最新实施的车用汽油（VI）标准，Pb含量的上限为0.005g/L, Mn含量的上限为0.002 g/L, Fe含量的上限为0.01 g/L。由此可见，建立车用汽油中的金属含量检测分析是十分必要的[3]。

目前国内外常见的有关汽油中金属的测定方法有多种。如分光光度法、原子吸收光谱法、电感耦合高频等离子体发射光谱法、色散X射线荧光法等等。而根据现行国家标准《车用汽油》GB17930-2016，金属元素铅、锰、铁对应的检验方法分别为GB/T 8020《汽油中铅含量的测定—原子吸收光谱法》、SH/T 0711《汽油中锰含量测定法—原子吸收光谱法》和SH/T 0712《汽油中铁含量测定法—原子吸收光谱法》。由此可见，国家标准推荐信任的检测方法为原子吸收光谱法。下面，本文就对此展开一些讨论。

1 原子吸收光谱法（AAS）

原子吸收光谱法（AAS）,其原理基于蒸汽中被测元素的基态原子对特征谱线的吸收作用。它最大的优点是灵敏度高、准确性好、分析速度快，加之实际操作起来较为简便迅速，逐渐被人们广泛使用于各个领域。

1.1 仪器条件

本文使用的是PE系列原子吸收分光光度计。能够进行背景校正，配有铅锰铁的空心阴极灯。按照操作手册推荐条件调节仪器，使用空气—乙炔火焰，优化原子化条件，得到蓝色的贫燃氧化火焰。由于有机物在燃烧过程中会产生较大的背景干扰信号，因此需要采用仪器的扣背景功能，扣除有机物对测定的干扰影响，从而得到准确的测量结果。

在波长283.3nm处，测定Pb含量，波长279.5nm处测定Mn含量，波长248.3nm处测定Fe含量。

1.2 方法概要

待测车用汽油试样用碘—甲苯溶液处理后，用氯化甲基三辛基铵—MIBK或MIBK溶液稀释，在相应波长处分别对三种金属含量进行测定。

1.3 实验试剂

（1）结晶碘（2）甲苯（3）氯化甲基三辛基铵（4）甲基异丁基酮（MIBK）（5）溶剂油（6）氯化铅（7）磺酸锰（8）二环戊二烯基合铁（二茂铁）

注：甲苯属于易燃品，且吸入有害。氯化甲基三辛基铵和甲基异丁基酮属中等毒性。使用时应注意通风，并避免吸入和接触皮肤。

因此我们在进行实验操作时，要尽量使用防护装置，以保护实验员的个人健康。通常我们在通风良好的通风橱内进行实验，并且佩戴有机蒸气滤毒防护面罩，一次性丁腈橡胶手套和防护眼罩。

1.4 标准溶液的配制

分别以氯化铅和二茂铁溶解于10%（V/V）氯化甲基三辛基铵—MIBK溶液，磺酸锰溶于MIBK，配制为质量浓度为1321mg/L的Pb标准溶液，和质量浓度为264.20 mg/L的Mn、Fe标准溶液。Pb标准溶液继续以1%（V/V）氯化甲基三辛基铵—MIBK溶液稀释至264.20mg/L。

根据方法标准要求，用移液管分别准确移取相应体积的质量浓度为264.20 mg/L标准溶液，加入5mL1%（V/V）氯化甲基三辛基铵—MIBK溶液（注：Mn标准溶液中无需加入），再以MIBK稀释。

配得的系列标准溶液浓度分别为：Pb（2.64mg/L、5.28mg/L、13.21mg/L、26.42mg/L）；Mn（13.21 mg/L、26.42 mg/L、39.63 mg/L）；Fe（5.28 mg/L、13.21 mg/L、26.42 mg/L）。需要注意Pb、Mn、Fe不同系列之间浓度存在细微的差别。

1.5 标准工作曲线溶液的配制

在50 mL容量瓶中加入30mLMIBK和5mL溶剂油，分别依次加入5mL上述Pb、Mn、Fe系列标准溶液。

并准备不加标准溶液的试剂空白。向容量瓶中加入0.1mL碘—甲苯溶液，摇匀，反应约一分钟后，再加入5mL1%（V/V）氯化甲基三辛基铵—MIBK溶液（注：Mn标准溶液中无需加入），再以MIBK稀释至刻度，并混合均匀。

1.6 标准曲线的绘制

在原子吸收分光光度计中依次喷入Pb、Mn、Fe系列标准工作曲线溶液，记录吸光度，使用软件自动绘制标准曲线。

1.7 未知样品的浓度测定

在50 mL容量瓶中加入30mL MIBK和5mL溶剂油，加入5mL车用汽油样品。向容量瓶中加入0.1mL碘—甲苯溶液，摇匀，反应约一分钟后，再加入5mL1%（V/V）氯化甲基三辛基铵—MIBK溶液（注：Mn标准溶液中无需加入），再以MIBK稀释至刻度，并混合均匀。

通过原子吸收分光光度计感应到的吸光度，在标准曲线上进行计算，得到未知样品的浓度。

1.8 实验数据分析

本文从大量实验数据中随机选取部分数据如下。车用 汽 油 中 的 铅 含 量（mg/L）：0.43, 0.43, 0.43, 0.87, 0.25,0.56,0.49,0.19,0.31,0.31。 锰 含 量（mg/L）：0.8, 2.3, 1.7,3.0,0.8,0.8,1.0,1.4,1.5,5.5。铁含量（mg/L）：0.59， 0.78,0.78,1.16,1.3 5,1.16,0.59,0.59,1.74,0.78。

从以上数据可以看出，Pb含量基本很小，Mn含量和Fe含量稍大，且大部分满足国家标准中的限值要求。

2 结论

从上述结果可见，车用汽油的炼油工艺有所改变。曾被广泛使用的四乙基铅已经基本不可见，但仍含有Mn基和Fe基。

根据相关研究资料表明，应用范围最广的Mn基抗爆剂MMT（甲基环戊二烯三羰基锰）在提高汽油抗爆性的同时，可使尾气中有害气体排放量显著降低。而二茂铁添加至车用汽油中可显著消除爆震现象，同时可以提高燃烧热和功率，从而达到节能减排的效果。但是MMT在发动机燃烧室内会形成沉积物，缩短火花塞寿命，同时会堵塞尾气处理催化剂，长期使用这种汽油的情况下，无论是车辆性能还是环境都将受到不良影响。排放到环境中的过量锰还会对人体的神经、消化以及生殖系统产生显著影响。而铁基抗爆剂也容易引起发动机异常磨损和导致火花塞阴极短路失灵。

基于这些危害，继续测定车用汽油中金属含量是否符合国家标准要求，是有着十分重要的意义的。