Analytical testing of trace elements in refinery products using a robust ICP-MS approach

Význam tématu

Kontrola přítomnosti stopových prvků v ropných produktech je klíčová pro zabezpečení kvality suroviny a finálních produktů, ochranu katalyzátorů před poškozením i splnění stále přísnějších emisních limitů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout univerzální analytickou metodu pro stanovení stopových kovů a dalších prvků v různých frakcích petrochemických vzorků (surová ropa, těkavé frakce, naphtha) pomocí ICP-MS. Autoři porovnali single a triple kvadrupolové systémy, optimalizovali režimy pro eliminaci interferencí a stanovili detekční limity pro klíčové prvky.

Použitá metodika a instrumentace

Vysokoviskózní vzorky (surová ropa, těžké frakce) byly homogenizovány a ředěny xylenem (300×–500×), nízkovroucí frakce (light naphtha) se zředily 10× nebo přímo nasávaly po přidání interních standardů (yttrium, indium, 20 µg·L⁻¹). Pro eliminaci polyatomových interferencí se aplikoval KED režim s heliem nebo reakční režim s vodíkem; u triple kvadrupolu (iCAP TQ ICP-MS) byly navíc využity kyslík a amoniak pro masový posun a selektivní čištění. Celý systém běžel na Thermo Scientific iCAP RQ a iCAP TQ ICP-MS spojených s Teledyne CETAC ASX-560 a chlazenou cyklonovou komorou (-5 °C).

Hlavní výsledky a diskuse

• Detekční limity (IDL) většiny prvků dosahovaly hodnot pod 1 µg·L⁻¹ (V, Cr, As, Se), u triple kvadrupolu pro S až 13 µg·L⁻¹ díky masovému posunu s O₂.
• Přesnost a opakovatelnost: spike recovery 88–113 % (RSD < 5 %), referenční materiál NIST 1634c ukázal 98–105 % shodu (RSD < 5 %).
• Stabilita po 12hodinovém kontinuálním provozu: interní standardy v rozmezí 90–110 % původní intenzity, QC vzorky udržely 90–110 % přesnosti.

Přínosy a praktické využití metody

Navržená ICP-MS metoda s flexibilním výběrem režimu interferenční eliminace poskytuje rychlou a robustní analýzu ropných vzorků pro QA/QC i procesní monitoring. Jednotné vzorkovací rozhraní a jednoduchá příprava (ředění xylenem) urychlují vyhodnocení jak surové ropy, tak lehkých a těžkých frakcí.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší rozšíření triple kvadrupolových systémů pro komplexní eliminaci interferencí, využití alternativních reaktivních plynů pro těžko detekovatelné prvky (např. S na 32S16O+) a automatizace přípravy vzorků, což zvýší průtok laboratoří a minimalizuje operátorské chyby.

Závěr

Optimalizovaná metoda ICP-MS s volbou KED, H₂ a dalších reaktivních plynů umožňuje citlivé, přesné a stabilní stanovení stopových prvků ve všech běžných ropných matricích. Single kvadrupol nabízí rychlost a vysoký průtok, triple kvadrupol přidává maximální odolnost proti interferencím.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific iCAP RQ ICP-MS s dodatečným průtokoměrem, Pt-tištěnými kónusy a chlazenou cyklonovou komorou
• Thermo Scientific iCAP TQ ICP-MS pro analýzy s triple kvadrupolem
• Teledyne CETAC ASX-560 autosampler
• Xylene Certified AR, standardy CONOSTAN S-21+K, SPEX CertiPrep Co, NIST SRM 1634c

Reference

1. Bhagyesh Surekar, Daniel Kutscher. Analytical testing of trace elements in refinery products using a robust ICP-MS approach. Thermo Fisher Scientific Application Note 44465.