什么是汽油硅含量分析的最优选择？

赵敏 0 2022-06-23

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汽油

车用汽油对硅含量有着严格的限制，目前主要用于汽油硅含量的检测方法为ICP-OES电感耦合等离子体发射光谱法，笔者针对现行的国家标准结合客户的测试数据对比分析，找到日常测试差距较大的原因并给出推荐的测试条件。

硅并非汽油的天然组分。车用汽油中即使有低含量的硅，在经燃烧后生成白色粉末二氧化硅，也会引起氧传感器失灵并在发动机和催化剂内形成沉积物，长时间则会导致汽车发动机发生故障。

汽油中硅的来源可分为两种，一是来自炼油工艺，炼油厂焦化装置中使用的脱泡剂可能带来的。另一种则是采用含硅的废弃溶剂作为原料调和成品汽油时引入的。

目前主要用于汽油硅含量的检测方法为ICP-OES电感耦合等离子体发射光谱法。笔者针对现行的国家标准结合客户的测试数据对比分析，找到日常测试差距较大的原因并给出推荐的测试条件。

本文现有数据来自四处测试中心，均为国内同一体系内部的下属相关部门，数据为某测试中心测试数据出现异常后，送其他测试中心检测，并邀请我方应用工程师共同测试汇总。

下文 分别从国标规定内容的适用性、各实验中心的测试条件、实际汇总数据、使用试剂的性质方面等方面，交叉对比分析，并最终给出推荐的测试条件。

现行国标的测试范围对比

硅在油品中的存在形态一般有两种， 一种为常规态的 游离性硅 ，一种为 易挥发有机硅 。

目前现行测试汽油中的硅的国家标准主要是《GB∕T33647-2017 车用汽油中硅含量的测定电感耦合等离子体发射光谱法》和《GB/T 33465-2016 电感耦合等离子体发射光谱法测定汽油中的氯和硅》。

对比分析两个国家标准可以发现，《GB∕T33647-2017》中主要考虑测试汽油中的游离的硅，未考虑油品中存在挥发性有机硅的情况，《GB/T 33465-2016》的附录二中考虑了油品中存在挥发性有机硅的情况。 从两个国标的对比来看，明显GB/T 33465-2016的普适性更好。

数据对比及数据分析

表1 各实验室测试条件和执行标准的对比

表2 同样品不同测试中心数据汇总

★ 通过表一、表二可以清晰看出使用白油稀释剂测定汽油中硅的结果都大于使用异辛烷测试结果。

★ A和D都采用异辛烷做稀释剂，在-30℃测定结果低于-10℃时的测定结果。

四个实验室都是按照国标测试，为什么结果差异那么大？

从之前的标注对比中就可以看出区别， 汽油中的挥发性有机硅导致了数据的巨大差异。

下面我们从实验中都使用到的试剂和标准品的物理性质对比分析一下为什么挥发性有机硅的存在会对实验结果造成如此大的差异。

ICP在测试时，进样方式为氩气和待测样品混合在雾化进入雾化器，由雾化器处试样溶液吸喷转化为稳定态的气溶胶，稳定态的气溶胶随载气进入等离子炬焰，进而燃烧激发，发射出的光进入检测器定量。

而在实际测试中，白油、异辛烷、汽油、硅标准品、汽油中的各种形态硅都存在物理和化学结构上的差异，例如粘度、密度、沸点等。这些差异导致测试过程中， 不同温度下每种物质的雾化效率和物质在气溶胶中的占比不同，是直接导致样品测试结果差异的原因。

表3 挥发性硅、汽油、异辛烷、白油物理化学参数

通过表3分析，相同温度下，我们可以理解汽油比白油容易汽化和雾化，因为汽油运动粘度低，分子量小，分子结构小。如果汽油和白油1:1混合，通过雾化器进入雾化室，进入等离子体的＜100μm粒径的气溶胶中汽油占比大于白油。当气温从40℃下降到-10℃时，汽油的粘度增加76%，比重提高6%。

表4 执行标准差异对比

表5 稀释剂对比

结论

一、现行国标《GB/T33647-2017》、《GB/T33465-2016》均为有效国标，但是《GB/T33465-2016附录B》明确了采用-30℃异辛烷测试挥发性有机硅含量的测试标准。《GB/T33647-2017》适用性较低，且实际分析-10℃异辛烷体系测试汽油硅一直存在等离子体熄灭现象，高的RF功率和等离子体意外熄火导致仪器故障率升高。

二、选用稀释剂第一原则是稀释剂和稀释样品物理和化学特性必须相近（例如粘度、沸点、凝点、蒸气压，碳数结构），在保持一致的基础上推荐使用异辛烷稀释剂，可满足-10℃和-30℃两种温度情况下均能使设备稳定测试的需求；但仅能保证测试设备正常运行，当测试样品存在易挥发形态硅的情况下，使用白油和异辛烷-10℃做稀释剂均存在结果偏大现象，且容易等离子体意外熄火。

三、温度的影响：-30℃的温度适用于所有样品，-10℃的温度仅适用于样品中不含有易挥发形态硅化合物的样品，在样品中存在易挥发形态硅时，会出现数据较大，数据不稳定的情况。

使用建议

建议执行《GB/T33465-2016》的标准，并考虑附录B中的要求。原因《GB/T33465-2016》适用于所有样品，对样品中硅的形态考虑更全面，保证了数据准确性。

建议温度控制选择-30℃的温控设备，原因-30℃的设备可以适用于所有样品，不会出现因为存在易挥发形态硅导致数据偏大且不稳定的情况。

当硅含量＜1ppm时，客户可以选用白油-10℃体系测试（大量数据显示白油体系测试硅含量结果高于异辛烷体系），设备运行的稳定性更好，更有利于保护设备。当出现高含量异常结果时，选择异辛烷-30℃验证是否为挥发性有机硅。

责任编辑：展源

审　　核：何发