T/CATAGS 65-2023 航空生物燃料中微量元素检测方法

　　CATAGS

　　中 国 航 空 运 输 协 会 团 体 标 准T/CATAGS 65—2023

　　航空生物燃料中微量元素检测方法

　　Standard test method for determination of trace elements in aviation biofuels

　　2023 - 05 - 23 发布 2023 - 05 - 23 实施

　　中国航空运输协会 发 布

　　前 言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　本文件由中国航空运输协会提出。

　　本文件起草单位：中国民用航空总局第二研究所

　　本文件主要起草人：胡晓佳，黄怡程，周宁，肖勇，仇义霞，黄俊

　　航空生物燃料中微量元素检测方法

　　1 范围

　　本文件规定了电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定航空生物燃料中铝(Al)、钡(Ba)、钙(Ca)、铬(Cr)、钴(Co)、铜(Cu)、铁(Fe)、锂(Li)、铅(Pb)、镁(Mg)、锰(Mn)、钼(Mo)、镍(Ni)、磷(P)、钯(Pd)、铂(Pt)、钾(K)、钠(Na)、硅(Si)、银(Ag)、锶(Sr)、锡(Sn)、钛(Ti)、钒(V)、锌(Zn)等微量元素含量的方法。

　　本文件适用于测定馏程范围在150℃-300℃的航空生物燃料中浓度为0.01mg/kg-2.0mg/kg之间的微量元素含量。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 4756 石油液体手工取样法

　　ASTM D4306 受痕量污染影响的航空燃料采样容器标准规程(Standard Practice for Aviation Fuel Sample Containers for Tests Affected by Trace Contamination)

　　ASTM D5185 Standard Test Method for Multielement Determination of Used and Unused Lubricating Oils and Base Oils by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES)

　　ASTM D7260 Standard Practice for Optimization, Calibration, and Validation of Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES) for Elemental Analysis of Petroleum Products and Lubricants

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　航空生物燃料 aviation biofuel

　　原料来源于生物质或废弃物的航空燃料。

　　3.2

　　校准 calibration

　　通过一组参考标准值测定重要参数值的过程。

　　3.3

　　校准曲线 calibration curve

　　表示标准数值与测试响应值之间关系的图形或数学表达式。

　　3.4

　　标准物质 reference material

　　用于比较或校准的物理或化学参考物质。

　　3.5

　　检出限 detection limit

　　在特定的分析步骤下，某种物质能被准确检出的最低浓度。

　　注：本方法中的检出限指某元素能被ICP仪器分析出的最低浓度，即空白溶液10次检测结果标准偏差值的3倍。

　　3.6

　　发射光谱法 emission spectroscopy

　　测定元素受热、电、光、等离子体等形式能量激发所产生的发射光谱进行测试的方法。

　　3.7

　　电感耦合等离子体 inductively coupled plasma

　　通过射频线圈产生的耦合磁场电离气体产生的高温激发源。

　　3.8

　　射频 radio frequency

　　从 300kHz 到 300GHz 之间的电磁频率。

　　4 方法概要

　　4.1 本标准采用标准加入法，通过将一定量已知浓度的标准溶液加入数个等分的待测样品中，稀释至固定体积，配制成工作溶液，导入到 ICP-AES 仪器中。在相同测量条件下测定各元素的谱线强度，根据测定的谱线强度，求得待测物的浓度。

　　4.2 各元素推荐检测波长见表 1。

　　4.3 ICP-AES 的仪器校准和优化可参见标准 ASTM D7260。

　　表 1 各元素推荐检测波长

　　5 干扰

　　5.1 表 1 所推荐的检测波长在本方法规定范围内可最大限度避免其它元素干扰。

　　5.2 如果确实有干扰存在，也可选择其它合适的检测波长进行测试。

　　5.3 ICP 仪器软件也可消除部分干扰。

　　5.4 更多校正光谱干扰的方法可参考标准 ASTM D5185 第 6.1 项。

　　6 仪器设备

　　6.1 电感耦合等离子体发射光谱仪

　　市售可满足表1检测波长要求的ICP-AES仪器，测试波长低于190nm的元素需要具有真空光室或者吹扫型光室。

　　6.2 雾化器

　　对于无悬浮颗粒的样品，可使用同心雾化器以提高样品的灵敏度;对未知样品，可使用巴宾顿雾化器以减少颗粒堵塞的可能性。

　　6.3 雾室

　　材质应适用于有机样品。

　　6.4 蠕动泵及管路

　　具备可连续进样的蠕动泵和适用于煤油的氟橡胶泵管。

　　6.5 滤膜抽滤装置

　　可选用直径47mm、孔径0.8um或1.0um的尼龙、四氟乙烯-氟碳材料、醋酸纤维素、硝酸纤维素或其它兼容材质的滤膜。

　　6.6 容量瓶

　　100 mL，测试钠元素时材质不应为玻璃。

　　6.7 样品瓶

　　测试钠元素时材质不应为玻璃。

　　6.8 移液器

　　测试钠元素时材质不应为玻璃。

　　6.9 分析天平

　　精度为0.0001g。

　　7 试剂与材料

　　7.1 有机金属元素标准物质

　　单元素或多元素有机混合标准，待测元素推荐浓度100mg/kg，也可以选择其它合适的浓度。

　　7.2 空白煤油

　　不能被检出任何待测元素，可采用12.1项下的方法对其进行光谱扫描以便确认。

　　7.3 氩气

　　纯度不低于99.995%。

　　7.4 氮气

　　纯度不低于99.999%。

　　7.5 质控(QC)样品

　　性状稳定且能代表样品浓度的煤油组分，应按照第13项下所述来检查测试过程的有效性。

　　注：如果没有合适的QC样品，也可在测试当天，用空白煤油按照11.3项下所要求的浓度稀释性状稳定的高浓度样品作为QC样品。

　　8 危险性

　　该方法需要使用高压气体和易燃物质，实验人员应具备相关专业知识并经过培训合格后方能从事实验工作，实验中必须严格按照规程进行实验操作。

　　9 取样

　　9.1 取样应与 GB/T4756 操作程序一致，使用 ASTM D4306 所要求的航空燃料采样容器，测试钠元素不能采用玻璃材质。

　　9.2 测试前应确保样品的均匀性。

　　9.3 如果样品中有明显可见的固体颗粒物，将其和空白煤油在同样的操作流程下，用 6.5 项下抽滤装置提前过滤。

　　10 仪器准备

　　10.1 根据仪器说明手册调试光谱仪。

　　10.2 实验用具

　　所有实验用具使用前不能盛装较高浓度待测元素溶液，清洗后应反复用去离子水冲洗。

　　11 制备溶液

　　11.1 空白煤油

　　市售高纯度煤油，不应含有待测元素。

　　11.2 标准溶液

　　以配制4.0mg/L浓度的标准溶液为例，称量约4.0g浓度为100mg/kg的包含所有待测元素的有机元素标准物质，并用空白煤油定容至100mL，密闭瓶盖并混匀。

　　11.3 工作溶液(一定体积样品)

　　分别移取1.25mL、2.5mL、12.5mL、25mL、50mL标准溶液至100mL容积的容量瓶，分别加入固定量的待测样品，记录加入待测样品的质量及体积，并用空白煤油定容至100mL。除空白样品(即不加入标准溶液的待测样品)外，至少需要5个加入了不同体积标准溶液的样品溶液，每次使用时配制。

　　12 波长选择和背景校正

　　12.1 表 1 已单独列出推荐的元素测试波长，为适应不同的 ICP-AES 仪器性能，也可选择其它具有更好灵敏度、峰形和更少干扰的波长。

　　12.2 对所有待测元素来说，在测定谱峰强度前，应按照图 1 要求设置背景校正点。

　　图 1 正确的(A)和不正确的(B)的背景校正选择对比图

　　12.3 对于钠元素的测定，应特别注意选择适当的波长，因为钠元素的主要发射波长(588.995nm)左侧存在明显的氩元素峰(588.859nm)干扰。

　　13 测试

　　将空白煤油和工作溶液在相同条件下进行样品测试，每个样品之间运行一次空白煤油以除去残留样品，根据强度和浓度的关系测得工作溶液中各元素的浓度。

　　14 计算

　　计算样品中待测元素wx 的质量浓度见下式(1)，数值以mg/kg表示：

　　式中：

　　wx：待测样品中的元素浓度，单位为毫克每千克(mg/kg);

　　cx：从仪器直接读取的工作溶液中各元素浓度，单位为毫克每升(mg/L);

　　Vx ：工作溶液中加入的待测样品体积，单位为升(L);

　　mx：工作溶液中加入的待测样品质量，单位为千克(kg);

　　R：稀释系数，工作溶液质量和加入的待测样品质量之比。

　　15 报告

　　元素浓度报告值单位为mg/kg，保留两位小数，如果浓度低于仪器的检出限(BDL)，应注明低于检出限，并附上检出限值。

　　16 质量控制

　　质控(QC)样品用于确认仪器性能或测试过程有效性，在没有合适的QC样品情况下，可按11.3项下方法自行配制样品作为QC样使用。

　　17 精密度

　　17.1 重复性

　　当待测元素浓度在下表2中规定浓度范围内时，同一操作者用同一仪器重复测定两次结果之差不应大于其所列数值。当待测元素浓度超出表2中规定浓度范围内时，可做进一步验证。

　　表 2 重复性

　　17.2 再现性

　　当待测元素浓度在下表3中规定浓度范围内时，由不同实验室各自提出的两个结果之差不应大于其所列数值。1.0mg/kg浓度水平的结果重复性和再现性数据参见表4。当待测元素浓度超出表3中规定浓度范围内时，可做进一步验证。

　　表 3 再现性

　　表 4 1.0mg/kg 浓度水平的重复性和再现性

　　参 考 文 献

　　[1] NB/SH/T 0892 中间馏分燃料中痕量元素的测定-电感耦合等离子体原子发射光谱法

　　[2] ASTM D7111 Standard Test Method for Determination of Trace Elements in Middle Distillate Fuels by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES)