马尔文激光粒度分析技术及其在石化行业中的应用优势1

表8　SS-GFAAS法(GAAM校正),和微波消解-CFAAS的实验结果固体进样AAS5SOLID微波消解CFAAS样品号平均值(n=14)[μg/g]RSD[%]平均值(n=3)[μg/g]RSD[%]B10.50±0.0714.57.6±0.45.0B20.84±0.1416.335.4±1.13.0B32.0±0.14.281.1±8.911.0B40.34±0.0822.04.6±0.510.0B50.86±0.045.19.0±0.56.0B60.94±0.077.915.2±0.64.0B70.24±0.016.21.2±0.15.0B80.28±0.0416.00.7±0.110.0B90.42±0.025.65.1±0.47.0B101.4±0.15.585.3±4.35.0现在还没有这一问题的最终答案,还有待进一步研究。但是可以推断用重晶石基体或相似的基体,如:钡长石,应会解决这一问题。进一步讲,在固体基体中加入石墨粉有可能解决这一问题。DeKersabiec和Benedetti[16]在 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 地质样品中的As和Sb时,同样发现有较强的基体效应,加入石墨粉混合,可消除这种基体效应。4　结论在这篇研究 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 中,相比较X射线-荧光光谱法,湿化学分析原子吸收光谱法(微波消解样品),固体进样原子吸收光谱法可以更好地分析宽浓度范围的不同元素,并保证足够的精度和准确度。除砷外,分析重晶石中铬,钒,镍很好地解决了基体效应的问题,只需加入硝酸。固体进样原子吸收光谱法测定As的分析结果和微波消解原子吸收光谱法的分析结果存在较大差异,到现在为止尚不清楚是什么原因。一个可能的原因是用河泥和土壤作校正标样,其基体和重晶石基体完全不同。用重晶石标样应会解决这一问题。　　据报道,杂质有20余种不同的矿物相,带来样品均一化的问题。虽然并没有强制性必要来将重晶石均一化后进行分析,如:重金属检验,但为准确分析重金属含量,分析前,我们还是推荐将重晶石样品均一化。这样,可得到10%RSD的精确度或更好的精确度。最后,实验结果表明直接固体进样技术结合横向加热石墨炉原子化器和氘灯背景扣除,可以成功地应用于重晶石的分析。可以断定,这一技术将会进一步用于其他领域。5　参考文献1　KurfuistΒ(1998)SolidSampleAnalysis,Springer2Verlag,BerlinHei2delbergNewYork2　LangmyhrFJ(1977)Talanta27:277-2843　BendichoC,DeLoos2VollebrcgtMTC(1991)JAnalAtSpectrom6:34523744　HofmannC,VandecasteeleC,PauwelsJ(1992)FreseniusJAnalChem342.9365　NowkaR,MullerH(1997)FreseniusJAnalChem359:13221376　NowkaR,MullerH,VenthK(1997)GITLabor2Fachzeitschrift6:62226257　HornungM.KrivanV(1998)AnalChem70:3444～34518　LucicM.KrivanV(1998)JAnalAtSpectrom13:1133～11399　FricscKCh,KrivanV.(1998)Spectrochim,Acta53B:10692107810　BaxterDC,FrechW(1990)FreseniusJAnalChem337:253226311　KurfuistΒ(1987)FreseniusZAnalChem328:316231812　HolcombeJA,WangP(1993)FreseniusJAnalChem364.104713　StoepplerM,KurfustU,GrobcckerKH(1985)FreseniusJAnalChem322:68714　MohlC,GrobeckerKH,StopplerM(1987)FreseniusJAnalChem328:41315　IngamellsCO,SwitzerP(1973)Talanta20:54716　DeKersabiecAM,BenedettiMF(1987)FreseniusJAnalChem328:3422345马尔文激光粒度分析技术及其在石化行业中的应用优势MalvernParticlesigeAnalyzersandit’sapplicationadvantageinpetrochemfield张炳花　唐太平(大港油田炼油厂)　杨正红瑞士华嘉(香港)有限公司　　英国马尔文仪器有限公司成立于1963年,是世界上最大最著名的光粒度仪生产厂家,其产品分布于石化、石油、陶瓷、粉体、涂料、制药、水泥、军工等各个领域。英国马尔文公司自70年代发明激光衍射法粒度分析仪以来,一直走在技术革新的前沿,成为举世公认的粒度分析权威。用其产品分析的结果可被世界各地所承认,是通用的参考标准。马尔文激光粒度分析仪是唯一完全通过世界最严格的美国食品与药品管理局(FDA)认证的同类产品。粒度在石油化工行业是一个非常重要的参数。马尔文激光粒度分析仪自80年代进入我国石化领域以来,到90年代已基本取代了传统的筛析和离心沉降方法,成为粒度分析快速、准确、高效的最佳手段。马尔文激光粒度分析仪不仅具有准确分析1μm以下真实粒子的优势,而且对于透明、半透明,带色或不带色的各种乳化液和干粉的分析研究具有无可比拟的优点,与跟踪发展起来的同类产品相比,马尔文激光粒度仪具有以下特点:(1)专利技术的测量系统和完全的米氏理论相结合,以及对各个系统的优化组合,保证了准确度最高,不会漏检。(2)速度快,重现性高。每次测试可以1秒钟内达到1000次扫描,重现性优于0.5%,在线分析可达每秒2000次扫描。(3)动态范围宽,可以达到2000～0.02微米或3500～486ModernScientificInstruments2000　2微米一个量程。(4)直接测量体积分布,无需标定,无需校准,无需人工调整。(5)可有多种分散方式,可进行干法和喷雾测量。特有的喷射式干法分散器能使颗粒充分分散,与湿法测量结果很好的吻合(见图1),且不会污染仪器和环境。(6)湿法测量可直接用自来水,无需使用超纯水。(7)适用于非球形和混合物料粒子测试。(8)新型Mastersizer2000具有高度智能化及标准化操作特点,1μm下分辨率极高。1　衍射理论概述当一束平行光束照在一圆形(或非圆形)盘或孔上时(以下系指一粒子或液滴),根据粒子的不同物理尺度和性质,光可能被吸收,散射或透过。能量守恒定律要求这三种效应的综合等于在对照区的入射光能量。消光截面为入射光和透射光能量之差。评述消光截面的综合理论是洛仓兹-米氏(Lorenz-Mie)理论,这一理论从Maxwell电磁方程开始,一直推演到严密的解答截面系数的概念。截面系数取决于粒子直径、分散和连续介质的折射系数比和观察角度。折射率项可以是一个复数,虚数部分导致吸收。洛仓滋-米氏理论的解为一准确解,但一般来说这个解并不是粒子大小和光学测量结果之间的简单关系。为了简化计算过程,过去往往对粒子的形态、大小及光学特性做出限定。这其中最常用的就是Fraunhofer理论,但他只使用于30μm以上的不透明粒子,且不适用于液相分散体系中的结晶体或透明粒子。对于3～30μm之间的颗粒,该理论只适用于“典型材料”;而对3μm以下的测量,该理论已经绝对不可靠了。2　米氏(Mie)理论最完整的光散射理论是Mie理论。Mie理论预言了所有通过粒子的光的路径,覆盖了部分吸收、及完全不透光和完全透明的粒子范围。因此,它可应用于各种类型和大小的粒子来预言在任何角度(从前向衍射到背散射)的散射。但由于虚数项的存在和计算机执行的复杂性,近似的Mie理论仍被许多厂家采用。Fraunhofer理论假定,不管光能的角分布如何,由一个粒子散射的总能量总正比于它的投影面积。当粒子小于1μm时,这个假定已极不正确。为了抵消这个问题的影响,在某些仪器中用个别修改假定的Mie理论模型来代替Fraunhofer理论,亦即制造商根据他们各自的关于是什么构成一个典型粒子的概念,提供一个Mie理论散射模型。这就是说近似的米氏理论只适用于制造商指定的典型材料。基于上述原因Fraunhofer理论或近似的米氏理论不适用于乳化液的粒度测定。3　光学系统马尔文激光粒度仪(图2)的发展实际是围绕三个问题的解决而发展的,即(1)随粒子直径减小,散射光强成几何级数下降,因此检出困难;(2)粒子小至1μm以下,其散射角超出了主检测器范围;(3)粒子的折射光、透射光落到主检测器形成杂散光干扰。为此,马尔文公司采用或发展了以下关键技术以确保仪器的高稳定性、高灵敏度和准确度:3.1　高稳定,短波长偏振激光器由于根据瑞利散射定律,散射光的光强与波长的4次方成反比,所以传统的He-Ne气体激光器不仅稳定性优于价格相对较低的固体激光器,且波长短,散射光强比后者成数倍增长。在最新的Mastersizer2000型中,又增加了一个466nm的辅助光源协同作用,这成为亚微米区高灵敏度的基本保证。3.2　专利的非均匀交叉三维排列扇形检测器最早的检测器为靶形探测器环。虽然这种检测器受光面积大,但无法排除杂散光的干扰,目前仅有极个别的制造商仍采用其变种(如十字星形检测器)。20年前,马尔文公司 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的半圆形检测器已被大多数厂家所采纳。虽然这种检测器能避免大部分散射光,但由于存在检测盲区,最终被新一代三维扇形检测器所取代,该检测器组设计具有如下突出的特点:1)高灵敏度,随散射光器几何下降,检测器增益成几何增加,使全量程范围信噪比保持同一水平;2)无信号盲区,实际分辨率最高;96现代科学仪器2000　23)快速响应,电子跃迁频率达1000Hz;4)实时自动准直;5)135度检测角,全量程直接检测,使得仪器背景保持一致,准确度高。光源和检测器的优势保证了马尔文激光粒度仪能检测0.03μm的粒子且不会受到大粒子的掩蔽(图3),并且能捕捉到7毫秒间隔的粒度变化。这些鲜明特征成为马尔文喷雾及在线粒度分基础(图4)。与计数器不同,激光粒度仪检测器不存在“通道”的概念,检测器的数目与分辨率也不存在对应关系。检测器的数目并非越多越好,而必须遵从理论与实际的最优化值:偏少,接受的散射光不充分,准确度差;偏多,灵敏度太高,导致重现性差。只有为弥补检测器采样速度慢的缺陷,某些制造商才采用很多的检测器数目以损失重现性而达到必需的灵敏度要求。4　分散器及分散条件除了光学系统外,充分分散是准确测量粒度的第二个前提。不同的样品有不同的分散方法,好的分散方法是:(1)能够充分分散;(2)方法简单,费用低,速度快;(3)分散稳定。4.1　湿法分散条件70%以上颗粒适用于湿法分析。湿法分析时,颗粒在分散相中被快速循环测量。分散方法有:(1)物理分散:通过外力打散团聚颗粒,包括循环泵速,搅拌泵速和超声波功率强度。(2)化学分散:包括表面活性剂和添加剂,以改变颗粒的Zeta电位,减少分散后重新聚集的机会。为保证样品能稳定分散,要求可选择泵速和超声的适当强度,所以,要求功率足够大,连续可调。只有固定超声,甚至缺少一种分散手段都会造成使用受限,或重现性极差。马尔文公司的多种湿法分散器都具备上述分散手段,但泵速和超声功率连续可调,可用水、酸、碱或有机物(汽油、己烷、白油)等做分散相,因此适用于任何种类的样品。4.2　干法分散条件干法分散方法分为自由下落式(沉降式)或喷射式。由于干粉样品只通过激光束一次,所以仪器的扫描速度就显得特别重要。15年前,马尔文公司第一次推出干法分散器时,他们发现每秒125次的采样速率仍不够快,每秒125次以下的扫描不能确保正确的结果,所以,马尔文公司发展了更优秀的检测器,使扫描速率达到500次/秒以上。自由下落式干法:颗粒以自身重力通过激光束测量后,被后接的真空吸尘器收集。其分散条件只能通过给样量的控制,所以,该法虽然价格很低,但只适用于沙子、石粒等不粘连的样品。喷射式干法:通过外界的高速气流(由空压机提供),对团聚下落的颗粒进行冲击分散,然后通过密闭空气池进行测量,再被连接的真空吸尘器回收。至少300米/秒的流速才能充分冲击分散样品。马尔文公司喷射式干法分散器具备了上述特点,并且全过程密闭测量,不会对仪器和环境造成影响,被公认为是目前最好的干法分散器。5　应用目前,在石油石化行业中有70余家使用马尔文激光粒度仪。我厂近4年的运行实践表明,马尔文激光粒度仪不仅准确性高,稳定性好,无故障率高,而且可随时得到厂家的应用支持服务。我们与相关单位的应用包括:(1)催化剂:包括研究与质检。这是在炼油厂和催化剂厂中的主要应用。(2)烟道气:分析烟机前端管道中烟气颗粒含量及分布,以保护烟机安全。可在线。(3)白土:润滑油添加剂。(4)乳化液:颗粒大小决定了乳化液的稳定性。(5)PVC,苯乙烯和ABS:原料及产品的质控和研究(6)化纤:原料及产品的质控和研究。与油田相关的应用还有:(1)岩芯:粒度分布信息是油田勘探不可或缺的数据。(2)钻井泥浆:高科技的“泥浆”是十分昂贵的,必需重复使用。它们在钻井过程中用于钻头的润滑以及作为载液带出钻面上的岩屑。这些泥浆可以是含水的,也可以是不含水的,但必需予以净化以便重新使用(颗粒净化)。(接下页)07ModernScientificInstruments2000　2公司介绍棱光技术———现代科技的先行者———记上海棱光技术有限公司　　做一个先行者要有一些勇气的,尤其是在今天这个瞬息万变的信息时代,每一个行业、每一个领域,更何况是在开发科学技术这个占据社会发展前沿的领域;做一个先行者也是需要有经得起考验的实力的,它既要有引导先进意识的能力,也要有开创全新领域的智慧;做一个先人后已的科技先行者,更是必须拥有“一枝春艳不是春,满园春色方是好”的博大胸襟。这些也正是上海棱光技术有限公司的成功奥秘所在!上海棱光技术有限公司是由原上海第三分析仪器总厂研究所及上海分析仪器厂研究所的一部分改制而成的新型高科技企业。自创建以来,它以创新及质量为主导,利用公司占70%强的雄厚技术人才力量,专门从事光学分析仪器及生命科学仪器的研究、开发和生产。按照目前上海高新企业的标准,该公司的高新技术类产品的比例达到了100%,每一种均为当前市场上用以升级换代的产品,是符合时代标准的新型仪器。别的不用多说,像棱光这样一个新成立的企业能够连续两届在国内最高水平的分析专业国际展览会上获得“BCEIA”金奖的殊荣,就已经充分地证明了它的实力。其中比较典型的:目前,它所生产的S20系列分光光度计(S21A,S22,S22PC,S23A,S24)已出口两千余台,并且已经成为国内市场上722系列的替代产品。而新推出的S50系列(S51/S52,S53/S54,S55/S56)也广受用户青睐,其中的S51/S52为当前国内最价廉物美的紫外分光光度计,S51/S56的可选触摸屏及高级紫外的性能价格比更是令用户欣喜不已。F90系列中的F95、F96荧光分光光度计亦以其小巧、美观、简洁而大受推崇。在行业内,所有的棱光产品都以五大特色著称于海内外,它们十分精巧,重量及体积均为现行产品的1/3;外型美观,均采用塑模流线型制造工艺,独特的外观能与现代实验室实现完美的匹配;质量优异,安全可靠、故障率低;性能卓绝,其紫外光度准确性及杂散光性能等各项指标均已达到国际上的专业衡量标准;而且它们均具有相当通畅无阻的现代通讯能力。除此之外,公司的生命科学仪器类产品中的荧光定量基因探针试剂盒检测仪器,也已经达到了当前国际水平,在国内占据着遥遥领先的地位。近年来,棱光公司以50%的高增长率蓬勃发展着自己的事业,如同公司总经理吴树恩所构想的那样,“为了整个中国的科技腾飞,为了交给21世纪的中国一份完美的答卷”,它秉承着“精诚所至,金石为开”的坚定信念和团结、开拓、勤勉、奋进的企业精神,在开发具有中国特色的仪器,配合我国跨世纪经济发展的需要,致力于我国民族分析仪器的新崛起的航程中,扬起了自己独树一帜的风帆!每一个棱光人都有一个真诚的心愿,那就是要同第一线的专家合作开发更多更好的适合我国现有国情、切合我国发展实际的高科技产品,为我国科教兴国的伟大事业,做一个在烂漫的山花丛中,展露笑颜的先行者!(接上页)由颗粒的大小来监测这一净化过程,直至这些昂贵的含钡泥浆重新适用为止。(3)油水浆:当油从地下排出时总是以一种油在水中的乳浊液形式出现的,接着在一个离心系统中油在清水前被分离出。清水可送回原处。废水中的油量要严格加以控制,马尔文粒度分析仪既可用来测量油滴的粒度大小,又可测量油浓度。当然,这就可指示出,何时水被认为已清洁到可重复使用的程度。此外,马尔文粒度分析仪还可用于设计和检验离心装置自身。(4)注水:当油快采尽时,用高压将盐水冲入,使最后所剩余的油从岩石孔隙中开采出来。如果盐水中有颗粒,他们就会堵塞孔隙而阻碍油的采出。于是马尔文粒度分析仪再一次用来检验所存在的颗粒大小与浓度。(5)输气管道:在全世界有许多马尔文在线系统,通过输气管道的气孔来测量其中的水滴大小。(6)奥理油:即焦油沥青乳化液,用于火力发电站。当输油罐运送时,乳化液是稳定的。然而乳化液的稳定度是由油滴的大小来指示的。如果油滴变得太大,则乳化液就会固化。粘度指数以1000倍增长。故在运输之前采用马尔文粒度分析仪检验其液滴大小。(7)燃料喷射雾:壳牌石油公司及英国石油工业利用马尔文系统来观测喷射器及喷嘴喷雾滴的大小。这一点对燃料效率是十分重要的。另一个影响燃料效率的因素是燃料油中的固体颗粒———也是借马尔文粒度分析仪来检验颗粒大小及所存在的颗粒量。这在国内也越来越得到重视。正是马尔文激光粒度仪的卓越性能及良好的售前和售后服务使得其成为绝大多数石油石化企业的首选仪器。17现代科学仪器2000　2