新型全合成水基潤滑液中總磷組分的快速、準(zhǔn)確定量分析及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

1、新型全合成水基潤滑液中總磷組分的快 速、準(zhǔn)確定量分析及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用青海高原有色金屬研發(fā)有限公司摘要：作為鋁冷軋傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的技術(shù)革新開發(fā)，由青海省投研究院聯(lián)合清華大學(xué)和 美國陶氏化學(xué)開發(fā)了新型全合成水基潤滑液并成功應(yīng)用，而含磷添加劑作為其 中重要的潤滑成分，對(duì)軋制產(chǎn)品起到至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)使用鉗酸讓比色法對(duì)這 種含磷添加劑進(jìn)行快速、準(zhǔn)確定量，并指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際牛產(chǎn)工作。關(guān)鍵詞：鋁冷軋;水基潤滑;總磷含量;準(zhǔn)確定量;作者簡介：李延龍，男，生于1990年，甘肅武威人，雙學(xué)士學(xué)位，助理工程師, 研究方向:鋁及鋁合金加工過程相關(guān)檢驗(yàn)檢測(cè)。收稿日期:2017-09基金：青海省科技計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)2014-zj-

2、709）total phosphorus component in a new type of fully synthetic water-based lubricant rapid and accurate quantita/tive analysis and field applicationl yan-long feng cui-lan cui xiao-ning wen hai-pingqinghai plateaunonf errousmetalsr & d co二ltd.;abstract：as the traditional production technology o

3、f aluminum cold rolling technological innovations developed by qinghai province investment research institute of tsinghua university jointly and dow chemical developed new total synthesis of weiter-based lubricants and successful application, and phosphorus as am importemt componcnt of lubrication，t

4、he rolling products is of great importance to the for. the ammonium molybdate colorimetric method is used for the rapid and accurate quantitative determ in ati on of the phosphorus add iti ve, and the actual produc tion work is guided.keyword：aluminum cold rolling; water-based lubrication; total pho

5、sphorus; accurate quantitative;received： 2017-091研究背景1.1國內(nèi)含磷物質(zhì)的檢測(cè)方法。磷元素常以正磷酸鹽、磷脂、焦磷酸鹽形式存在于天然磷礦石、動(dòng)植物體內(nèi)以及 工業(yè)潤滑介質(zhì)等液體中。磷礦石等固體含磷物質(zhì)常見的檢測(cè)方法有磷釦酸鍍?nèi)萘?法、磷鉗酸隆n林法、硝酸鈕滴定法、磷銳鉗黃光度法、鈕鹽-鉗藍(lán)示差光度法、 icp-aes法、x射線熒光光度法。動(dòng)植物體內(nèi)及工業(yè)潤滑介質(zhì)屮的磷主要是腦磷 脂、卵磷脂、工業(yè)和工藝潤滑油液等。油溶性物質(zhì)中磷含量的測(cè)定有姜波的原子 吸收分光光度計(jì)法測(cè)定潤滑油中的磷ih，顧玉芬的icp-aes內(nèi)標(biāo)法測(cè)定潤滑油 中的磷宜及李蕾的氧

6、氮燃燒-離子色譜法測(cè)潤滑油中的磷含量等等。水溶性 物質(zhì)中的磷含量，多用于環(huán)境監(jiān)測(cè)部門，水處理等方面的應(yīng)用，其檢測(cè)方法與 油溶性物質(zhì)的類似。但是，新型全合成水基潤滑液是一種水油一體相態(tài)的環(huán)氧型共聚混合物，為了 保證生產(chǎn)過程的潤滑性能，該潤滑液中添加了含磷有機(jī)物和無機(jī)物。對(duì)于這種既 不是水相也不是油相的物質(zhì)中磷含量的檢測(cè)方法未見有文獻(xiàn)資料記載。1. 2可供選擇的方法仃)icp-aes法。icp-aes電感耦合等離子發(fā)射光譜儀是一種大型精密的無機(jī)分 析儀器，主要用于微量元素的分析，可分析的元素為大多數(shù)的金屬和硅、磷、硫 等少量的非金屬，共72種，特點(diǎn)是分析速度快，檢岀限低分析靈敏度高，測(cè)試 范圍廣等

7、，已廣泛應(yīng)用于石油、化工、商檢及環(huán)保部門。(2) 流動(dòng)注射分析法。流動(dòng)注射分析是在熱力學(xué)非平衡條件下，在液流中重現(xiàn)的 處理試樣或試劑區(qū)帶的定量流動(dòng)分析技術(shù)。特點(diǎn)是操作簡單、緊湊，分析速度快 精密度高、試劑試樣用量少，可廣泛應(yīng)用于臨床化學(xué)、藥物化學(xué)、農(nóng)業(yè)化學(xué)和環(huán) 境分析等領(lǐng)域。(3) 分光光度法。分光光度法是通過測(cè)定被測(cè)物質(zhì)，在特定波長處或一定波長范 圍內(nèi)光的吸光度，對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法。分光光度法的主耍特點(diǎn) 為:應(yīng)用廣泛、靈敏度高、選擇性好、準(zhǔn)確度高、適用濃度范圍廣、分析成本低、 操作簡便、快速?？蓮V泛地應(yīng)用于化工、冶金、地質(zhì)、醫(yī)學(xué)、食品、制藥等部門 及環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。1.3全合成新

8、型水基潤滑液中磷含量檢測(cè)方法的選擇綜上所述，常見的磷含量檢測(cè)方法中分光光度法線性范圍窄，濃度超過線性范 圍需要稀釋，但成本低，而且用到的主要實(shí)驗(yàn)儀器分光光度計(jì)是實(shí)驗(yàn)室常見的 儀器設(shè)備，操作簡便，靈活，用途廣泛。流動(dòng)注射分析法可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)取樣， 在線消解，主要應(yīng)用于環(huán)境水質(zhì)的監(jiān)測(cè)。電感耦合等離子發(fā)射光譜法，分析速度 快，靈敏度高，但是前處理繁瑣，成本高，儀器設(shè)備對(duì)工作環(huán)境要求高，不易 適用于實(shí)際生產(chǎn)。在工業(yè)應(yīng)用中，為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，往往是在某工廠的車間，或者距離生產(chǎn)機(jī) 器較近的實(shí)驗(yàn)室，工作環(huán)境難免有噪音、振動(dòng)、揚(yáng)塵等影響因素。同時(shí)為了生產(chǎn) 順利進(jìn)行，又需要一種能夠快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)手段，而enz

9、o a.tosiluflging 等人使用鈕酸鞍分光光度法進(jìn)行了含磷物質(zhì)的微量分析，樣品加標(biāo)冋收率達(dá) 89%103%,分析結(jié)果良好，因此，選擇了分光光度法作為檢測(cè)方法。2實(shí)驗(yàn)部分2.1儀器與試劑sx-4-10型高溫箱式電阻爐;2kw單聯(lián)型萬用電爐;723c型可見分光光度計(jì);esj182-4型電子天平。鋁酸錢:優(yōu)級(jí)純;偏帆酸錢:分析純;磷酸二氫鉀:光譜 純。2. 2儀器條件實(shí)驗(yàn)前對(duì)元素磷的測(cè)定條件進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果如表1所示。表1儀器使用條件卜載原表儀器名稱試驗(yàn)高溫箱式勰妒800c萬用電爐<723c分光光度計(jì)2.3標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 用光譜純?cè)噭┡渲瞥?. lg/l的磷儲(chǔ)備液，逐級(jí)稀釋配制各元素

10、濃度為0、2、4、 6 8、10、12、14、16ppm的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在選定的最佳儀器條件下進(jìn)行測(cè)定。得 到所測(cè)元素的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線方程及相關(guān)系數(shù)，如表2所示。表2磷含量標(biāo)準(zhǔn)工作曲線方程及相關(guān)系數(shù)下載原表名稱方程斜率磷含量標(biāo)準(zhǔn)曲線0.0231方程截距-0.00133結(jié)果與討論3. 1實(shí)驗(yàn)方法的快速高效性樣品原始處理方法:在50ml內(nèi)稱取相當(dāng)于1噸磷的待測(cè)試樣，加入適量氧化鋅覆蓋在待測(cè)試樣上，同時(shí)做空口試驗(yàn)。用頂部帶引火芯的圓錐體濾紙帽完全罩 住氧化鋅，并放在電爐上蒸發(fā)部分水分，到煙霧大量冒出時(shí)，點(diǎn)燃濾紙帽，火 焰熄滅后，轉(zhuǎn)入高溫爐灼燒，灼燒結(jié)束后，取出并冷卻塩圳，濃硝酸溶解后， 加入絡(luò)合劑，定容比

11、色即可。優(yōu)化后的樣品處理方法:在50ml圮竭內(nèi)稱取相當(dāng)于lmg磷的待測(cè)試樣，加入適量 氧化鋅覆蓋在待測(cè)試樣上，同時(shí)做空白試驗(yàn)。將1 甘煙放在電爐上蒸發(fā)部分水分， 到煙霧大量冒岀后，轉(zhuǎn)入高溫爐灼燒，灼燒結(jié)束后，取岀并冷卻堵堀，冷卻后 加入少量去離子水潤濕氧化鋅，濃硝酸溶解后，加入絡(luò)合劑，定容并取上層清 液比色測(cè)量。通過上述實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化，較常用的分光光度法，能夠快速的完成 樣甜的前處理工作，縮短了實(shí)驗(yàn)的總體時(shí)間，提高了效率。3. 2實(shí)驗(yàn)方法的精確性在正確的實(shí)驗(yàn)條件下，平行測(cè)定三種濃度的新型全合成水基潤滑液中磷含量， 求出各濃度水平的標(biāo)準(zhǔn)偏差，用線性回歸法作出擬合曲線，求出了該方法測(cè)定 磷元素的檢

12、出限為0. 423ppmo本法測(cè)定的精密度rsd為1. 67%。3. 3實(shí)驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：（1）在10%濃度的新型全合成水基潤滑液中依次加入0. 1%, 0. 05%, 0. 01%,0. 005%的hfoi,平行準(zhǔn)確稱取兩份樣品1.5g,按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行預(yù)處理，得到 的結(jié)果如下表3。表3磷酸中磷含量檢測(cè)結(jié)果（單位:ppm） 下載原表磷酸含量0.05% 理論值898764實(shí)測(cè)值881758值176（2）在10%濃度的新型全合成水基潤滑液中依次加入0. 6%, 0. 3%, 0. 1%, 0. 06% 的某種磷酯，平行準(zhǔn)確稱取兩份樣品1.5g,按照實(shí)驗(yàn)方法

13、進(jìn)行預(yù)處理，得到的 結(jié)果如下表4o表4磷酯中磷含量檢測(cè)結(jié)果（單位:ppm） 下載原表磷酯含量0.6%0.3%理論值870736實(shí)測(cè)值890758值20（3）將上述（1）和（2）中的含磷物質(zhì)按1:1混合，平行準(zhǔn)確稱取兩份樣品1.5g,按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行預(yù)處理，得到的結(jié)果如下表5。表5混合物中磷含量檢測(cè)結(jié)果（單位:ppm）下載原表試樣（磷酸+磷酯）0.1%+0.6%0.05%+0.3理論值886758實(shí)測(cè)值872739值1418通過上述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)方法的誤差22ppm,與icp-aes和紅外光譜法對(duì)比如 下表6所示，結(jié)果顯示這種新的實(shí)驗(yàn)方法準(zhǔn)確性皆優(yōu)于其他兩種。表6 icp-aes和紅外光譜法檢測(cè)

14、結(jié)果下載原表需為t本實(shí)驗(yàn)方法icp-aes纟理論值646870實(shí)測(cè)值_663847值1723實(shí)驗(yàn)儀器米i 量不少寸3. 4廠試應(yīng)用某鋁合金加工廠在一次廠試過程屮，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，往這種新型全合成水 基潤滑液中分不同批次增/減了含磷的添加劑，為了及時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)。使用該方法 進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)液箱中磷含量的測(cè)試驗(yàn)證，檢測(cè)結(jié)果如下表7,檢測(cè)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng) 實(shí)際情況相符，實(shí)測(cè)值與理論值的差小于50ppmo表7廠試應(yīng)用過程屮水基液屮磷含量的檢測(cè)（單位:ppm）下載原表序號(hào)儲(chǔ)液箱體積比實(shí)測(cè)濃度/1夕呂里.實(shí)fe 測(cè)值1408/200820.02%11412267/160014.70%9123.5結(jié)論 通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法，和應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)證明，該方法簡便快捷，準(zhǔn)確高效, 完成了工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中水油一體相態(tài)的新型全合成水基工藝潤滑液中磷含 量的檢測(cè)。參考文獻(xiàn)1 姜波用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)潤滑油中磷含量j 潤滑油，1999(5) : 38-39.2 顧裕豐，薛月霞用icp-aes內(nèi)標(biāo)法測(cè)定潤滑油