前言：利用垂直觀測等離子體ICP-OES測定油品中的金屬是一種行之有效 的技術(shù)，對于采用 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)測試方法 D5185-13 的實(shí)驗(yàn)室而言尤 其如此。ICP-OES 作為已使用及未使用的潤滑油和 基礎(chǔ)油中 22 種元素的快速測定方法以及廢油中磨損金屬（如 Fe、 Cu 和 Al）的快速篩查方法。分析人員使用此測試監(jiān)測設(shè)備的磨損狀 況，指示復(fù)合添加劑的混合效率，或用于基礎(chǔ)油中金屬含量測定以進(jìn) 行質(zhì)量保證[1]。 Agilent 5100 垂直觀測 (RV) ICP-OES 將分析性能提升到了全新水 平，尤其在穩(wěn)定性、分析速度和降低運(yùn)行成本方面。在本研究中， 5100 RV 配備了 Agilent SPS 3 樣品前處理系統(tǒng)和 Agilent SVS 2+ 切 換閥系統(tǒng)，后者可通過縮短樣品提升、穩(wěn)定和沖洗時(shí)間來大幅提高效 率，且不影響準(zhǔn)確度、精密度、長期穩(wěn)定性和重復(fù)性/重現(xiàn)性。5100 RV 具有更快的運(yùn)行速度，可減少分析每個(gè)樣品所需的氬氣，從而大 大節(jié)省了高通量分析實(shí)驗(yàn)室的成本

實(shí)驗(yàn)部分：儀器 本分析使用 Agilent 5100 RV ICP-OES。專用的垂 直觀測 (RV) 配置非常適合用于分析有機(jī)樣品。即 插即用式炬管設(shè)計(jì)可自動(dòng)定位垂直炬管并連接所有 氣體，實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)的同時(shí)確?？芍噩F(xiàn)的炬管安 裝，不受操作人員的人為差異影響。進(jìn)入炬管的三 條氣體管線上的質(zhì)量流量控制器以及恒溫光學(xué)組件 有利于保證發(fā)射信號的長期穩(wěn)定性，如圖 2 的長期 穩(wěn)定性曲線所示。 為分析挑戰(zhàn)性的樣品，RF 系統(tǒng)必須能夠迅速 適應(yīng)等離子體條件的變化。5100 RV ICP-OES 中 的自激式固態(tài)射頻 (SSRF) 發(fā)生器可滿足這些挑戰(zhàn) 并處理從甲醇或汽油等揮發(fā)性有機(jī)物到煤油等半揮 發(fā)性有機(jī)物的各種有機(jī)樣品。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于， 可采用與分析水溶液相似的等離子體條件分析有 機(jī)物，而無需使用較高等離子體氣體流速。采用 Agilent SPS 3 樣品前處理系統(tǒng)與 SVS 2+ 切換閥系 統(tǒng)相結(jié)合進(jìn)行自動(dòng)樣品輸送。 本分析所用的樣品引入系統(tǒng)為半揮發(fā)性有機(jī)物分析 套件，其中包括玻璃同心霧化器、1.4 mm 內(nèi)徑的 RV 炬管、耐腐蝕管路和雙通道玻璃旋流霧化室。 儀器操作條件匯總于表 1a 和 1b 中，分析所選擇 的波長如表 2 所示。根據(jù) ASTM D5185 的建議選 擇波長。為多個(gè)元素選擇多個(gè)波長，證明 5100 ICP-OES 的出色性能，可以跨越經(jīng)常使用的波長范 圍。方法檢測限 (MDL) 示于表 2 中。MDL 基于分 析過程中空白溶液十次重復(fù)測定的 3 倍標(biāo)準(zhǔn)差。對所有波長均使用擬合背景校正，無需確定每個(gè)元 素的離峰背景校正點(diǎn)，從而簡化了方法開發(fā)。

標(biāo)樣和樣品前處理 利用 Conostan S-21+K 標(biāo)準(zhǔn)品配制 0、5、10、25 和 50 ppm 的工作標(biāo)準(zhǔn)溶液。該溶液為含有 22 種 元素（Ag、Al、B、Ba、Ca、Cd、Cr、Cu、Fe、 K、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、Si、Sn、 Ti、V 和 Zn）的油品，且濃度均為 500 ppm。這 些標(biāo)準(zhǔn)溶液使用 Conostan 元素空白油 (75 cSt) 進(jìn) 行基質(zhì)匹配以獲得恒定粘度，并使用煤油稀釋使每 種溶液中的總油濃度為 10% (w/w)。 用煤油將廢機(jī)油樣品按 1:10 (w/w) 的比例稀釋用 于分析。向樣品中加入不同濃度的 S21+K 以測試 磨損金屬元素和添加元素的回收率。對測定的所有 元素均配制 25 ppm 的低濃度加標(biāo)樣品。為 P 配制 50 ppm 的高濃度加標(biāo)樣品，為 Zn 配制 100 ppm 的 高濃度加標(biāo)樣品，為 Ca 配制 200 ppm 的高濃度加 標(biāo)樣品。對于標(biāo)準(zhǔn)溶液，將樣品用元素空白油進(jìn)行 基質(zhì)匹配，使每種溶液中的總油濃度為 10% (w/w)。

結(jié)果與討論 在所有波長下獲得的線性校準(zhǔn)相關(guān)系數(shù)均大于 0.999。圖 1 展示了濃度高達(dá) 50 ppm 的 Ca 422.673 的校準(zhǔn)曲線，其相關(guān)系數(shù)高于 0.9999，且各個(gè)校 準(zhǔn)點(diǎn)的校準(zhǔn)誤差小于 1%。由于該校準(zhǔn)曲線具有優(yōu) 異的線性，因此可準(zhǔn)確測定 300 ppm 的溶液加標(biāo) 濃度，突出展現(xiàn)了 5100 RV ICP-OES 所能實(shí)現(xiàn)的 線性動(dòng)態(tài)范圍 (LDR)。這一擴(kuò)展的 LDR 還可減少校 準(zhǔn)標(biāo)樣的數(shù)量，意味著能夠投入更多的時(shí)間運(yùn)行樣 品，而縮短校準(zhǔn)所需耗費(fèi)的時(shí)間。

在單次運(yùn)行中即可測定油類樣品中的所有元素。利 用 5100 RV ICP-OES 獲得的加標(biāo)回收率列于表 3 中。所有結(jié)果均處于預(yù)期值的 10% 以內(nèi)。每個(gè)樣 品的分析時(shí)間為 30 秒，其中包括樣品間的 3 秒清 洗時(shí)間和每個(gè)樣品的三次重復(fù)讀數(shù)時(shí)間。每個(gè)樣品 的總氬氣消耗量僅為 9.5 L。

通過設(shè)置完整的分析序列（各樣品之間設(shè)置 3 秒的 沖洗時(shí)間）并在 4 小時(shí)內(nèi)每 10 個(gè)樣品間測量一個(gè) 5 ppm 的 S21 + K 溶液來評估 5100 RV ICP-OES 的 長期穩(wěn)定性。在整個(gè)運(yùn)行中分析了 500 個(gè)樣品， 且未進(jìn)行重新校準(zhǔn)。所有元素的穩(wěn)定性曲線展示于 圖 2 中。 穩(wěn)定性處于 0.5% RSD 和 2.0% RSD 之間，與初始 讀數(shù)的濃度偏差小于 4%，表明 5100 RV ICP-OES 的垂直等離子體具有穩(wěn)定的樣品處理能力，即使分 析挑戰(zhàn)性有機(jī)樣品也是如此。

結(jié)論 Agilent 5100 RV ICP-OES 是按照 ASTM D5185 方 法測定油類樣品中金屬的理想儀器，該方法廣泛用 于從事潤滑油中磨損金屬和添加劑直接分析的實(shí)驗(yàn) 室。5100 RV 相比于其他垂直觀測 ICP-OES 具有 許多優(yōu)點(diǎn)： 

• 使用 SVS 2+ 切換閥時(shí)，每個(gè)樣品的分析周期 為 30 秒，每個(gè)樣品的總氬氣消耗量為 9.5 L， 且不會(huì)影響準(zhǔn)確度、精密度或穩(wěn)定性 

• 4 小時(shí)的分析時(shí)間內(nèi)展現(xiàn)了優(yōu)異的長期穩(wěn)定 性，RSD < 2% 

• 垂直等離子體和穩(wěn)定的 27 MHz SSRF 系統(tǒng)具 有出色的基質(zhì)處理能力和穩(wěn)定性

• 直觀的軟件界面可簡化日常操作和方法開發(fā) • 即插即用式炬管等硬件功能可實(shí)現(xiàn)操作人員間 以及儀器間出色的方法重現(xiàn)性

參考文獻(xiàn) 1. ASTM D5185-13, Standard Test Method for Multielement Determination of Used and Unused Lubricating Oils and Base Oils by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES)