然而,现阶段的生产技术的限制决定了很难从原油中获得组成成分单一的高纯度的石油产品,因此该类产品的质量主要是以所需物质成分的所占比重作为评价指标,因此,能否准确检测出产品中的物质结构以及各自含量便是衡量检测技术优劣的主要区分点。
中红外光谱技术
01技术介绍
该技术的原理是利用物质的微观分子在化学键的收缩或者舒张运动过程中,会对红外光线产生吸收作用,根据物质的分子结构不同,所吸收的光线的类型也不尽相同,理论上每种分子结构都会有其特有的光线吸收性。在检测中,使用特殊的发光组件,对待检测物质施加在一定范围内不断变化光波长度的红外光线,然后使用光学信号检测接收装置对照射过待检测物质后的透过光线进行接收,并记录、分析其性质的变化,以此来反应待检测物质对于光线的吸收特性,将此作为评价标准用来判断物质的分子结构,达到定性检测的目的。
此外,光线吸收信号的强弱幅度与相应待检测物质的含量具有明显的正向关系,待检测物质的含量越高,对于光线的吸收量越大,反映在光线检测接收器上的信号强度也就越大。也就是说,如果待检测物质的含量在检测信号的线性反应限度以内,则可以通过规定待检测物质的含量获得一系列的光学响应信号,将光学响应信号与规定的待检测物质含量之间做线性的回归分析的得到二者之间的关系函数,就可以根据不定量待检测物质的响应信号推算出物质的含量,实现定量分析。
02技术应用
首次将该技术应用于油品检测的是战争时期的美国。在战争阶段,为了满足各类战争机械例如飞机、坦克对于燃油的巨大消耗,美国军方除本国自产油料以外,对别国的石油燃料进行了广泛的采购,其中,有相当一部分来自于发展技术相对较为落后的国家,因而其生产出的产品质量难以得到很好地保证,质量较差的燃油除了动力供给水平达不到机械驱动的要求以外,在生产过程中没有除去的杂质会在机械内部进行蓄积,影响其正常运行。再加上战争的迫切需求,美国军方急切地需要一种可以迅速鉴定油品质量的分析技术。在这一背景下,美国西南研究机构构建了一种迅速准确的燃料质量测评体系,其主要组成部分便是中红外光谱。由于该技术是对红外的光学吸收信号进行检测,故检测过程很快,可以在1-2min之内完成。同时,其是对于微观分子结构层次的检测,故而准确性可以得到很好的保证,满足了战争油品检测需求。
在使用该检测仪器时,相关检测只需完成待检测油料样品的制备与测试过程,所得的光谱测试结果可以通过专门的软件与内存的光谱数据库进行特征对比分析,在数据库中的波谱与测试波谱的特征的相似程度满足一定的要求时,便会将数据库的波谱连带相关信息一并导出,作为相关检测人员判断物质结构的参考依据。这一技术的应用大大提高了油料中主要的物质结构的检测效率,有效缓解了复杂波谱的解析工作带来的压力。在应用过程中,相关人员使用该技术对某燃油进行种类分析,发现其中包含了3-甲基己烷、4,5-二甲基辛烷、2,6-二甲基庚烷以及3-甲基戊烷,除此之外,其中的微量附加剂也可以检测出来,检测结果的准确性达92%-97%,但无法进行含量的测定。
03技术不足
中红外光谱技术在物质结构的解析方面确实具有很好的优势,但其检测结果的呈现属于一维的整体性呈现,其检测结果的是反应整个检测样品的光学吸收特征,而不是对样品中各成分进行分门别类的检测,无法实现样品的组分分离。
因此,该技术不能应用于物质组成过于复杂且各类物质所占比重差异不大的样品检测中。对于油品检测来说,就是对于石油产品的基本质量具有一定的要求,待检测物质需要占据相当程度的比重才可以使用该技术进行检测。这一缺陷就导致该技术更适用于高级石油产品的质量检测,在低级石油产品中的应用较少。
质谱技术
01技术介绍
质谱技术顾名思义,就是对物质的质量进行检测的技术。与常规质量检测技术不同,该技术是对分子质量的检测,可以帮助物质结构的确定。该技术的原理是将待测样品进行汽化处理,将其由固态分子或者液态分子转化为气态分子,使其从分子聚集粘合状态分解为单分子飘散状态,以满足进一步的分析要求。在物质转化为单分子状态时,分子对于能量的接收性显著提高,此时,相关组件对其发射高能量的电磁冲击,当分子承受的能量达到一定程度,与维持分子结构的分子键能量达成共振,就会引发分子键由低能量开始,向高能量的逐级断裂。断裂后的分子碎片由于电荷平衡受到破坏而会由原来的不带电变为带正电荷或者带负电荷,具体带电荷情况由仪器内部相关组件施加的电磁冲击的类型所决定。带电荷的分子碎片在力场的驱动作用下继续通过仪器管道,进入磁性分离区域。
02技术应用
质谱技术可以进行物质的分子质量测定,起初多是由化学合成人员对其合成分子的结构的进行检测,在20世纪60年代开始,该技术被用于石油产品组成成分的检测。相关人员使用该技术对石蜡进行检测,指认出了其中包括C25H52、C27H56、C30H62、C32H66、C35H72在内的多种成分,检测灵敏度87%-99%,准确性可达95%以上。该技术在石油检测中较好的适用性更多是由石油产品的分子结构特性所决定。石油产品的分子组成多为由的碳元素原子、氢元素原子通过单键、二键以及少数的三键所组成的链状分子,该类分子的汽化温度不高,可以很容易地实现气态的转化,满足了质谱分析的硬性要求。
03技术缺陷
与中红外技术类似,该技术在检测过程中同样难以实现检测样品的物理分离,因此对于检测样品的基本质量也有一定的要求,无法广泛用于低级石油产品的检测。
联合色谱技术
01技术介绍
与传统的单一色谱技术不同,联合色谱技术在保留其物质分离功能的基础上添加了物质的结构解析功能,可以实现全面的物质检测。分子结构的差异会带来分子极性上的差异,而分子极性的差异就会导致其与特定极性材料之间的吸附性方面的差异,体现在宏观上就是不同的物质分子在同一界面上的运动速度产生梯度差异,由此实现了不同分子结构物质的分析效果,可以获得较高纯度的单一物质。
02技术应用
联合色谱技术属于多种分析技术的融合产物,由于其具有多种分析仪器的优点,并且很大程度上克服了检测仪器对于检测样品的纯度的限制,故而在诸多行业均得到了很好的使用。在石油产品检测中,该技术首先会根据石油产品物质分子之间的极性差异将其进行高效率的分离。在洗脱出口处,外接的检测装置会进行各类指标的检测,例如各洗脱成分的含量以及洗脱成分的结构,从而实现了对石油产品的全面分析。
03技术缺陷
与前两种技术不同,联合色谱技术的分析效果很大程度上取决于色谱柱的选择,而由于石油产品的特性,多会造成对色谱柱内填充材料的腐蚀性消耗,因此色谱很难实现长期反复利用,在更换样品时需要同时进行色谱柱的更换,而色谱柱的价格一般有比较昂贵,造成检测成本的提高,不利于该技术的普遍推广。由于涉及到石油产品的分离,故相比于前两种检测方法,在时间消耗方面表现出劣势,不利于样品的快速检测。
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何发
2020-05-27
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