标题应用微波消解法检测地沟油中金属元素的含量

摘要：应用微波消解法对地沟油样品进行了处理。用硝酸—双氧水氧化试剂和ICP-AES法测定样 品中的铁、钙、钠、镁、锌、铝等微量金属元素。考察了微波消解酸的种类和用量，并进行精密度和准确度实验，各元素的回收率均高于97%，相对标准偏差均小于2%。

关键词：微波消解法；检测；地沟油；金属元素

地沟油用于生产生物柴油，利用微酸性催化 技术或金属盐处理技术，可降低生物柴油的生产成本，使得生物柴油从实验室走向了生产企业。地沟油中会有金属沉积。金属含量过高可以造成 催化剂中毒，从而使催化剂的使用寿命缩短，影响 装置的平稳运行；同时，过高的金属还会腐蚀设备，影响加工工艺，因而准确测定地沟油中的金属 含量，对有效生产生物柴油有很大的指导作用。 目的地沟油中金属含量的测定一般采用光 谱法：等离子发射光谱法、等离子体质谱法和原子吸收光谱法。等离子体质谱法虽然快速，但仪器较昂贵；原子吸收光谱法单元素测定，时间较 长；等离子发射光谱法具有多元素同时测定，线形范围宽等优点而得到普及。 传统的油品处理方法是干法灰化—酸溶解和 高压密闭消解。该方法的优点是设备简单，分解能力强；缺点是操作复杂，耗时长，试剂用量大，劳动强度大，空白值高。而微波消解样品是在密闭容器内进行，样品无损失，消解速度快。

实验部分

仪器及工作条件

全谱直读等离子体发射光谱仪；测试条件见表1。

试剂及材料

硝酸：电子，65%；

盐酸：电子，37%；

铁、钙、 钠、镁、锌、铝标准溶液：1 000 μg/mL，使用时稀释至 50 μg/mL备用；

双氧水：优纯，30%；

去离子水。

实验步骤

样品预处理 准确称取地沟油样品0. 3 g于消解罐中，加入浓硝酸10 mL，双氧水 2 mL ，盖好外扣盖并拧紧。把样品放在样罐架上，按佳消解程序进行程序设定，并消解样品。结束后取出样品罐，冷却至室温，在通风柜内打开样品罐，将消解液转入50 mL烧杯中，在电热板上加热除去残 余的酸，冷却后转移入25 mL容量瓶中，定容至刻度，待测定。按上述条件同时做空白实验。

标准系列溶液的配制 分别取50 μg/mL铁、钙、钠、镁、锌、铝标准溶液0、1、2、4、5 mL于25 mL 容量瓶中，定容至刻度，铁、钙、钠、镁、锌、铝的标准系列为 0、2、4、8、10 μg/mL，按选定好的工作条件进行测定，在测定标准系列后立即测定试液中 铁、钙、钠、镁、锌、铝的含量。

结果与讨论

微波消解条件的考察

微波消解样品量的确定 由于地沟油样品 为有机物，如称样量太多，在消解过程中会产生大量的气体，使消解罐中的压力瞬时增大，反应过于 剧烈，容易反应失控，产生不安全因素；但称样量太少，会影响某些元素测定的准确度。因此，密闭 微波消解有机样品称样量一般应限制在0.5 g以下。经过大量实验发现，如果称样量控制在0.3g左右，既可达到安全消解的目的，又可满足测定准确度的要求。

微波消解酸种类和用量的考察 消解有机 物一般用 HNO₃和 H₂SO₄，分别采用了 HNO₃-H₂O₂ 和 H ₂SO₄-H₂O₂ 消解样品，均能消解完全，考虑H₂SO₄的粘度较大，会引入较大的背景，因此实验选用68％的HNO₃和30％ 的H₂O₂作为消解酸。

HNO₃和 H₂O₂加人量分别按：（5+1）mL，（5+2）mL，（10+1）mL，（10+2）mL，（15+1）mL，（15+2）mL 量进行。实验发现，只有加人量为（10+2）mL时的 消解效果好，消解液均为浅黄色透明液，其它溶液分别呈深黄色浑浊或黄色浑浊溶液。因此，实验选 用的消解酸用量为10 mL的HNO₃和2 mL的H₂O₂。

微波消解程序的考察 对微波消解功率、温 度和消解时间进行了考察，选择的原则是：微波功 率和消解温度尽可能低，消解时间尽可能短。但实 验发现，温度低，消解时间太长；功率设置太低，消 解后溶液不够澄清，消解不完全。为了避免消解时 反应过于激烈，压力瞬间过高，采用分段升温方式， 通过大量的实验得到佳微波消解程序见表2。

重复性试验

用同一样品，由同一操作人员，在同一台仪器上，在不同时间里做6套试验，每套重复测定5次， 测定的平均值和偏差见表3。由表3可见，相对标准偏差均小于2%。

准确度试验

加入回收试验 为了证实该方法的可靠性，称取同一样品4份各0.3 g于石英坩埚内，在其中3 份中加入不同量的铁、钙、钠、镁、锌、铝标准溶液， 按处理样品定容25mL容量瓶中，按规定的测定条件，测定各元素的含量，回收率结果见表4。

由表4可见各元素回收率在97%~103%之间。

对比实验 为了验证结果的准确度，用实际 样品进行该方法（ICP）与采用干法灰化原子吸收 光谱法（AAS）的对比实验，结果见表5。

由表5可见，2种方法的测定结果基本一致，证 明该方法测定结果可靠。

检测限实验 用10次平行测定空白溶液的 浓度，按3倍标准偏差得出的检测限见表6。 由表6可见，该方法测定各元素的检测限均小 于0.01 μg/mL。

结论

（1）采用微波消解法处理地沟油样品，消解速度快，样品消解完全，污染少，回收率高，易控制。

（2）用等离子发射光谱法测定地沟油中铁、 钙、钠、镁、锌、铝含量，可以获得比较满意的结果， 该方法操作简便、快速、准确、测定各元素的回收 率在97%~103%之间。

（3）该方法是测定地沟油中铁、钙、钠、镁、锌、 铝比较理想的方法，可推广应用。