Porovnání ICP-OES a XRF v analýze vybraných prvků ve vzorcích ropných frakcí

Bc. Kristýna GRŮLLOVÁ

Master's thesis

Comparison of ICP-OES and XRF for Determination of Chosen Elements in Crude Oil Fraction Samples

Abstract:

Ropné frakce jsou složité směsi, u kterých je nutné znát jejich složení v každém kroku rafinace. Nejsledovanějšími prvky jsou kovy (Fe, Ni a V), síra, fosfor a halogeny, a k jejich stanovení se dá využít řada metod, z nichž každá má své výhody i nevýhody. České technické normy uvádějí k analýze ropných produktů metody ICP OES a XRF. Tato diplomová práce se zabývá porovnáním těchto metod při stanovení vybraných prvků ve vzorku ropné frakce. Pro stanovení pomocí ICP-OES byl vzorek ropné frakce podroben předúpravě mikrovlnným rozkladem a také byl analyzován přímo po naředění organickým rozpouštědlem CONOSTAN PremiSolv. Pro metodu XRF byla vytvořena kalibrační křivka za použití standardních roztoků olejů připravených v organickém rozpouštědle, kterým byl naředěn i vzorek ropné frakce. Tyto kroky byly nutné pro minimalizování vlivu matrice. Pro obě metody byly následně vypočteny meze detekce a meze stanovitelnosti, které byly srovnatelné, pohybovaly se v jednotkách mg/kg. Přesnost stanovení byla zjištěna změřením matričně podobného referenčního materiálu s certifikovanými koncentracemi prvků. Bylo zjištěno, že nejpřesnější výsledky byly získané pomocí metody ICP-OES, pro kterou byl referenční materiál naředěn organickým rozpouštědlem. Výsledky získané metodou XRF byly sice ovlivněny matričními interferencemi, ale díky rychlosti analýzy lze tuto metodu využít ke zmapování prvků ve vzorcích a zjištění, zda se koncentrace prvků nacházejí v jednotkách, desítkách či stovkách mg/kg.

Abstract:

Petroleum fractions are complex mixtures for which is important to know thier composition in every step of the rafination. The most abundant elements are metals (Fe, Ni a V), Sulphur, Phospor and Halogens for which determination many methods can be used. Each method has advantages and disadvantages. Czech technical norms recommend ICP OES and XRF. This thesis is about comparison of these methods in the determination of selected elements in a petroleum fraction. The microwave digestion and dilution with organic solvent CONOSTAN PremiSolv pretreatments were made for the ICP-OES determination. For the XRF method, a calibration curve was generated using oil based standard solutions prepared in organic solvent, which was also used to dilute the petroleum fraction. These steps were necessary to minimize the influence of the matrix. The limits of detection and limits of quantification were calculated for both methods, which were for both methods in units of mg/kg. The precision was established by measuring matrix-like reference material with certified elemental concentrations. It was found that the most accurate results were obtained using the ICP-OES for which the reference material was diluted with an organic solvent. Although the results obtained by the XRF were affected by matrix interferences, the method can be used for screening thanks to the speed of analysis and determine if the element concentrations are in the units, tens or hundreds of mg/kg.

Keywords

optická emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem, rentgenová fluorescenční spektrometrie, ropná frakce, porovnání analytických metod, stanovení kovů, stanovení síry

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 8. 12. 2023

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Jiří Čmelík, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Science

Master programme / field:
Analytical Environmental Chemistry and Toxicology / Analytical Environmental Chemistry and Toxicology