石油产品硫含量测定仪的测定原理,可根据主流检测技术进一步细化,核心是通过 “转化 - 分离 - 检测” 的逻辑链,将硫元素从复杂的石油基质中提取并转化为可量化的信号,具体可分为两类主流技术路径:
一、燃烧氧化 - 荧光检测法(典型如紫外荧光法)
这种方法的核心是通过高温燃烧将石油中的硫氧化为特定含硫气体,再利用其光学特性定量。
样品燃烧与硫的转化:石油样品(如汽油、柴油、润滑油等)通过微量注射器或自动进样系统进入燃烧炉,在过量氧气(载气)的环境中,经高温(通常 800-1200℃)燃烧。此时,样品中的有机硫(如硫醇、硫醚、噻吩等)会被氧化,生成二氧化硫(SO₂),同时伴随其他燃烧产物(如二氧化碳、水、氮氧化物等)。
干扰去除:燃烧后的混合气体需经过净化处理,去除干扰成分。例如,通过干燥装置(如高氯酸镁)除去水分,避免水蒸气影响后续光学检测;通过还原装置(如活性炭或催化剂)除去氮氧化物(燃烧时可能生成的 NOₓ),因为其可能与 SO₂产生竞争吸收或荧光干扰。
荧光检测与定量:净化后的气体进入荧光检测池,其中 SO₂分子在特定波长的紫外光(通常 190-230nm)照射下会被激发,从基态跃迁至激发态;当激发态 SO₂分子回到基态时,会释放出特定波长(通常 300-400nm)的荧光。在一定范围内,荧光的强度与样品中硫的含量成正比,通过与已知硫含量的标准样品对比,即可计算出待测样品的硫含量。
二、X 射线荧光法
这种方法无需破坏样品,直接利用硫原子的特征 X 射线进行检测,属于无损分析技术。
X 射线激发:仪器的 X 射线源(通常为 X 射线管)发射出高能初级 X 射线,照射到石油样品(液态或固态)表面。初级 X 射线的能量会被样品中的硫原子吸收,使硫原子内层电子(如 K 层电子)获得能量并脱离原子,形成电子空位。
特征 X 射线发射:为填补空位,硫原子外层电子(如 L 层电子)会跃迁到内层,同时释放出能量,这种能量以特定波长的 X 射线(即硫的特征 X 射线)形式发射。每种元素的特征 X 射线波长(或能量)是不同的,硫的特征 X 射线波长约为 5.37nm(对应能量约 2.31keV),可作为硫元素的 “指纹”。
检测与定量:检测器(如半导体检测器)捕捉硫的特征 X 射线,并将其转化为电信号,信号强度与样品中硫的原子数量(即硫含量)成正比。通过测量特征 X 射线的强度,并与已知硫含量的标准样品校准,即可确定待测样品的硫含量。
两种方法的核心逻辑一致:通过物理或化学手段将硫元素转化为具有专属信号特征的形态(荧光或特征 X 射线),再利用信号强度与含量的定量关系实现测定,只是转化和检测的方式不同。