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基金项目：中国石油化工集团公司北京燕山石化分公司资助项目（No.200204498）。
摘 要： 采用微波消解技术处理催化裂化原料，用分光光度法测定样品中的铁和镍。 详细考察了微波消解消化剂的种类和用量，消解时
间，消解压力和消解功率对消解效果的影响，确定了最佳微波消解程序。将微波消解技术与常规分光光度法结合测定催化裂化原料中的铁
和镍， 与常压溶样方法测定结果相吻合。该方法的相对误差小于0.9%， 相对标准偏差（n=5）小于2.7%，两种样品制备方法的加标回收
率均在95.2%～102.4%之间。实验结果表明：该方法简便、快速、准确、节省试剂、无环境污染，在催化裂化原料质量检测方面切实可行。
关键词： 微波消解；分光光度法；催化裂化原料；铁；镍
中图分类号： O657.36 文献标识码： A
催化裂化原料是原油蒸馏过程的重质馏分油，它是二次加工过程的原料。催化裂化原料中的铁、镍等重金属在二次加工过程中会污染催化
剂及生成较多的焦炭，所以及时检测催化裂化原料中铁镍含量成为炼油厂必须监控的指标之一。采用分光光度法测定Fe和Ni含量时，样品
的处理方法是用干灰化法和酸溶法，时间冗长，损失样品，污染环境。近年来，微波消解技术得到了广泛的应用。本文采用微波消解方法
处理催化裂化原料样品，减少了酸用量、缩短了样品处理时间并改善了工作环境。运用常规分光光度法测定催化裂化原料中的Fe和Ni，与
常规处理方法测定结果进行比较，测定值基本吻合。该法具有很大的实际应用价值。
1 实验部分
1.1 主要仪器与试剂
721B型分光光度计（上海光学仪器厂），MSP系列微波消解系统。
1.0 g﹒L-1的铁标准溶液；1.0 g﹒L-1的镍标准溶液；30% 的醋酸钠溶液； 30%的盐酸羟胺溶液；10%的邻菲罗啉溶液；35%的柠檬酸
铵溶液； 2.0 mol﹒L-1的氢氧化钠溶液；溴水；盐酸；氨水； 1.0%的二甲基丁二肟无水乙醇溶液。水为二次去离子水。
1.2 实验方法
1.2.1 微波消解样品处理方法
称取一定量的催化裂化原料于干净的聚四氟乙烯消解罐中，加入6mL硝酸和1ml过氧化氢，加上防爆膜后，拧紧罐盖，按照最佳微波消解程
序进行消解，消解后冷却，将试样转移至25mL容量瓶中，用二次去离子水稀释至刻度，待测。
1.2.2铁的测定
取一定量的铁标液于10mL容量瓶中，加入一小块刚果红试纸并用2.0 mol﹒L-1 氢氧化钠溶液调至刚果红试纸变红色，再依次加入醋酸钠
溶液 1 mL，盐酸羟胺溶液1 mL，邻菲罗啉溶液1 mL，摇匀后，在沸水浴上加热2 min取下，冷却到室温后，用水稀释至刻度，以水为参
比，用1厘米比色皿，在510 nm处测定吸光度。
1.2.3 镍的测定
取一定量的镍标液于10mL容量瓶中，分别加入柠檬酸铵溶液1mL，用浓氨水调至碱性，再过量1mL，充分混匀后加入溴水1mL，立即加
入二甲基丁二肟0.4mL，用水稀释至刻度，以水为参比，用 1厘米比色皿在445 nm处测定吸光度。
2 结果与讨论
2.1 微波消解条件的考察
2.1.1 消化剂种类的选择
本文考察了几种常用的消化剂：硝酸，硝酸+过氧化氢，硝酸+硫酸(1:1)，结果发现，使用硝酸+过氧化氢消解效果最佳，其它几种消化剂
均消化不完全。
2.1.2 消化剂用量的选择
选择消化剂用量时，原则是消化剂的用量尽量少。在相同量的样品中，分别加入不同量的硝酸和过氧化氢进行消解，实验结果表明，6mL
硝酸+1mL过氧化氢为最佳用量。
2.1.3 微波消解压力的选择
微波消解的压力应尽量低。实验中发现，压力太低时，消解后的溶液浑浊，消解不完全。实验结果表明，压力控制在0.6～1.0MPa时效果
最好。
2.1.4 微波消解时间的选择
实验中发现，时间太短，消解不完全。实验证明，恒压时间分别为10min, 10min，10min，10min，40min，30min，30min时效果最好。
2.1.5 微波消解功率的选择
本文对微波消解功率进行了考察。选择的原则是: 消解功率要尽量小。功率越大,升压过程越快,危险性大。因此,为了避免溶样时反应激
烈,压力瞬间过高而发生意外, 宜采用分步升压的方法。实验结果表明，消解分七步进行，各步的功率均为595W。
2.1.6 微波消解催化裂化原料的最佳消解程序
通过以上各条件的考察，得出催化裂化原料的最佳微波消解程序，列于表1中。
表1. 催化裂化原料的最佳微波消解程序
Table 1. The optimum program for microwave digestion catalytic cracking raw material
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步骤 恒压时间/min 恒压值/MPa 微波功率/W
Steps t恒压/min P恒/MPa microwave power /W |
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No.1 10 0.6 595 6.0 mLHNO3
10 0.7 595 1.0 mLH2O2
No.2 10 0.6 595
10 0.7 595
40 0.9 595
30 1.0 595
30 1.0 595 |
2.2 样品测定和加标回收试验
分别按常规灰化法和微波消解法处理催化裂化原料，再分别按1.2.2和1.2.3进行测定，测定结果列于表2。由表2 可见，两种样品处理方
法测定结果的相对误差小于0.9%，微波消解测定结果的相对标准偏差小于2.7%， 明显小于干灰化法的相对标准偏差(3.6%)。处理样品常
规法约需420 min，而微波消解法仅需140 min。加标回收试验结果表明，铁和镍的加标回收率均在95.2%～102.4%之间，表明方法准确度
较好。
表2. 两种消解方法测定结果的比较
Table 2. Compare of determination results between two digestion methods (n=5)
样品 干灰化法 微波消解法 相对误差/% 消解时间/min
samples dry-ash microwave digestion relative error/% digestion time/min
测定值 相对标准偏差 测定值 相对标准偏差
Deter.value/10-6 RSD/% Deter.value/10-6 RSD/%
干灰化法 微波消解法
Fe Ni Fe Ni Fe Ni Fe Ni Fe Ni dry-ash microwave
1 11.18 4.56 3.4 3.6 11.29 4.53 2.6 2.5 0.9 -0.7
2 12.15 3.71 3.1 3.2 12.26 3.74 2.2 2.7 0.9 0.8 420 140
3 11.91 4.62 2.7 2.9 12.01 4.59 2.3 2.4 0.8 -0.6
注：样品由中国石油化工集团公司北京燕山石化分公司提供。
Samples were supplied by China Petroleum & Chemical CO. Beijing Yanshan CO..
2.4结论
测定催化裂化原料中的铁和镍时，采用微波消解法处理样品，与常规法相比，溶解方便，溶解条件易控制，重现性好，元素沾污或挥
发损失少，试剂用量少，且二次污染少，大大缩短了消解时间，无环境污染，测定结果与常规消解法有良好的可比性。该方法可用于催化
裂化原料中铁和镍的测定。 |
