去除燃料中硫测定的氮干扰
2021.04.15
消除氮对检测燃料中硫的干扰
总硫 (TS) 是燃料质量控制的常规参数。然而，由于氮的干扰会使结果失真，因此分析工作具有挑战性。现在，创新技术可以抑制这些干扰，为实验室节省大量的分析时间和精力。
紫外荧光通常用于测量 TS。然而，氮涉及交叉敏感性，这意味着这种方法中存在可能影响结果的干扰。本文将介绍如何轻松避免这些干扰，从而加快分析速度。
氮荧光和紫外荧光的交叉敏感性
在通过煤或植物油加氢生产汽车燃料以及使用生物柴油添加剂生产传统矿物油基燃料的过程中，最终产品的点火性能可能会受到影响。在这种情况下，就需要使用特殊的添加剂（一般称为十六烷值改进剂）来改善燃料的燃烧性能（十六烷值）。亚硝酸戊酯、亚硝酸环己酯、二硝酸三乙二醇酯或硝酸 2-乙基己酯（2-EHN）等含氮化合物已被证明特别适用且具有成本效益。这些物质不仅对着火性能有积极影响，还能增加最终产品的氮含量。在测量 TS 含量时，这是一个问题，因为氮会产生假阳性结果。许多被归类为无硫燃料的实际 TS 含量已经接近 10 ppm 的法定限值（ASTM D4814、D6751//DIN EN 590、DIN EN 14214）。如果使用氮基十六烷值改进剂，硫含量测量值可能会误导性地超过规定限值，在这种情况下，燃料将不再符合要求，而需要进行复杂的处理过程。
"微等离子体优化 "为干扰问题提供了解决方案
不过，如果使用一种与基质无关的紫外检测方法，并能区分硫和氮的干扰，就可以避免这种额外的工作。微等离子体优化技术（MPO）就是实现这一目标的有效技术之一，它是耶拿分析公司对传统紫外荧光技术的改进。即使存在干扰，它也能保证在极短的时间内得出可靠的结果。MPO 可将干扰 NO 分子转化为无害物质。这样就无需使用催化剂等额外添加剂、多个进样器或使用捕获和释放方法进行基质分离。耶拿分析公司将 MPO 技术应用于compEAct和multi EA 5100 系列燃烧元素分析仪等解决方案中。
使用 compEAct S 对燃料中的总硫进行可靠测量
一个测量实例显示了 MPO 技术的真正有效性。在这里，使用compEActSMPO 分析了含氮添加剂的各种燃料样品以及硫基和氮基标准溶液。由于集成了 HiPerSens 检测器，样品无需经过复杂的制备过程。该元素分析仪专为燃料应用而开发，能够对复杂的基质进行可靠的分析，并通过降低操作失误的风险和大大缩短每个样品的处理时间（无论浓度如何）来简化常规任务。
燃料样品的测量
为了校准相关浓度范围内的测量系统，使用了基于异辛烷中二苯并噻吩（S）的液体标准。不需要特定的校准策略，因为 compEAct 是以针对基质进行优化的方式进行燃烧的。所有样品都直接注入燃烧管 10 μL。定量燃烧在 1050 °C 下进行。为了使这一过程快速进行，并且不受基质影响，我们使用了专门设计的石英玻璃反应器，包括一个石英热解器。对工艺气体的智能管理使较轻的样品成分能够在纯净的惰性载气环境中快速、安全地蒸发。较重的成分则在石英热解器的活性表面上以受控方式快速热解。这可确保在工艺的第一阶段，只有气态成分进入燃烧区。在第二阶段，石英热解器保留的热解产物和其他较重的样品成分在纯氧的作用下发生定量反应。在燃烧气体到达 MPO 之前，它们会被净化和干燥。然后通过强大的冷等离子电离去除所有干扰氮化合物。然后利用紫外荧光检测剩余的二氧化硫。
成果
通过这些方法获得的分析结果及其可重复性证明了探索过程的质量。通过对已知浓度的 TS 标准物质的分析，compEActSMPO 的整体性能得到了验证。该分析仪可在无干扰的情况下快速测量含氮添加剂燃料中的硫含量。
表：使用和不使用 MPO 技术进行硫含量测定的结果
| 测量值 | TS ± RSD 使用 MPO | TS ± RSD 无 MPO | TN * |
| 柴油 A | 6.百万分之 2 ± 1.12 | 6.百万分之 7 ± 2.06 % | 百万分之 26 |
| 柴油 B | 9.百万分之 8 ± 1.17 | 百万分之 10.6 ± 0.22 | 百万分之 75 |
| FAM 普通汽油 | 93.8 ppb ± 7.91 | 百万分之 94.1 ± 7.82 | 363 ppb |
| 汽油 | 969ppb±2.17%。 | 百万分之 973 ± 2.69 | 1.百万分之 60 |
| 标准 5 ppm S | 5.03 ppm ± 2.38 | 4.99 ppm ± 1.23 % n. a. | n. a. |
| 标准 100 ppm N | 0.百万分之 02 ± 4.55 | 1.百万分之 03 ± 1.67 | 百万分之 100 |
* 通过元素分析（CLD）确定 TN 含量
有关测量的完整详细资料，请参阅我们的相关应用说明。
左图：不含 MPO 的柴油 B；
右图：含 MPO 的柴油 B：含 MPO 的 B 号柴油
高灵敏度检测器可以注入最小体积的样品，因此可以在大约 3 分钟内快速得出分析结果，与分析样品或硫含量无关。
左图：不含 MPO 的 100 ppm N 含有错误的 TS 峰
右图：含 MPO 的 100 ppm N 不含 TS 峰
无硫 100 ppm N 标准的分析曲线证明了 MPO 技术的有效性，它是在分析 TS 含量之前完全消除干扰 NO 的重要工具。
