电化学分析在石油化工中的应用

电化学分析在石油化工中的应用

龚志林 李美虹 龚剑

广西壮族自治区民用燃料及气体产品质量检验站 广西南宁 530007

摘要：现如今，石油化工检验检测技术的发展随着我国科学技术的快速发展也在逐步的更新与完善。石油化工检验检测变得越发安全，操作也越来越高效与方便，更为石油化工产业产品带来更高的安全评定系数，获得更高的质量品质。本文基于电化学分析在石油化工中的应用展开论述。

关键词：电化学分析；石油化工；应用

引言

石油化工检验检测作为石油化工生产过程中存在的重要环节，能为石油产品提供强力的保障。石油化工检验检测工作是集自动化、电子、机械、控制工程以及信息处理为一体的综合性技术工种。

1电化学分析概述

电化学分析是测量物质在溶液中或凝聚态下的电流、电位、电量、电阻、电导等电化学参数的一类仪器分析方法，它与化学电池及电极反应密不可分。根据特定条件下，化学电池中的电极电位、电量、电流、电压及电导等物理量与物质浓度的关系而进行分析的方法有：电位测定法、恒电位库仑法、极谱法、电导法等；以化学电池中物理量的突变作为指示终点的方法有：电位滴定法、库仑滴定法、电流滴定法、电导滴定法等；将某一被测组分通过电极反应在工作电极上析出金属或氧化物，分析电沉积物的质量与被测组分含量的关系有电解分析法等。电化学分析的特点是便捷、快速、灵敏、准确，广泛应用于金属离子、阴离子及它们的配合物等的分析检测，也常用于电极过程和氧化还原等的机理研究，涉及化学、材料、能源、环境、生物及其交叉等多个领域。高小霞先生是我国电分析化学领域的奠基人之一，她率先在我国建立了极谱电化学分析方法，该方法广泛应用于冶金、生物等领域，并开创性地用于稀土农用等研究。

2电化学分析法特点

一些非电化学分析法如光谱法等，普遍存在以下缺点，如仪器设备体积庞大、不方便携带，价格昂贵，维护费用较大，应用受限等。而电化学分析法因其具有反应灵敏、快速、高效，操作起来相对比较简单，出行便于携带以及成本低等特点，被人们广泛应用于催化、分析之中。电化学分析方法是一种基于物质的电化学性质及其变化的分析方法，是一门研究电能和化学能相互转化的科学。在这种方法中，被测样品通常被视为化学电池的一个组成部分，根据化学电池的电流、电位、电阻或电流电压曲线等特征参数与被测物质浓度的关系来测量样品。在电位扫描过程中记录电压曲线。每个金属离子对应于溶出电流峰值。通过测定离子的峰高与浓度的关系，对溶液中重金属离子进行定量分析。该方法具有灵敏度高、仪器简单、操作方便、检测限低、抗干扰等优点。

电化学检测的关键问题在于敏感电极的构建，电化学传感器的改性随即成为关键所在，一般可以通过对基底电极进行功能性的改性来实现。通常，改性电极的制备方法有两种：一种是通过物理化学的方法将改性材料提前制备好，然后将改性材料与电极通过涂覆和浸泡等方法结合起来。这种方法的缺点是，改性材料由于长时间浸泡在溶液中，易出现剥落现象，使传感器的检测性能降低。另一种是采用电化学方法，利用电化学沉积或电化学聚合，直接在电极表面制备改性材料。与其他方法相比，此种方法获得的材料具有低温、快速的优点，沉积出的材料也更加均匀，更加稳定，成膜快速高效且无污染，和电极结合也更为牢固。薄膜材料结合了材料和薄膜的优点，既具有材料自身优异性质，又具有薄膜流失率低、回收容易和方便器件化等优点。

3电位滴定法

随着微波消解技术等现代样品前处理方法在化工等行业的快速推广使用，为常量及高含量待测组分的快速分析提供了便利条件，进一步为简单小型化的电化学分析仪器设备、快速准确地分析矿石样品中各种待测组分提供了广阔的应用空间。电位滴定法是弥补化学容量分析法中溶液浑浊、颜色较深、缺乏合适指示剂或浓度过低等无法实现准确滴定有效方法之一，该方法是仪器分析法与化学分析法有效紧密结合的方法，其利用电极电位变化指示滴定终点，消除了溶液状态影响及人为终点判断误差，灵敏度和准确度高，并且所需仪器设备简单、可实现自动化和连续测定，属于一种非常适合于基层单位推广应用的电化学分析方法。

４电导分析法

电导分析法是以导体的电阻为测试对象，对电导率、载流子迁移率等电化学参数进行测试和计算的方法。在新能源电池中，交流阻抗谱（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ　Ｓｐｅｃｔｒａ，ＥＩＳ）常用来测试阻抗，它是用小幅度交流信号扰动电解池，并观察体系在稳态时对扰动的跟随情况，同时测量电极的交流阻抗，进而计算电极和电解液的电化学参数。由于电化学系统满足线性、因果性和稳定性３个ＥＩＳ测试基本条件，故ＥＩＳ可以准确对新能源电池中电极的阻抗进行测试，阻抗数据的有效性可以用Ｋｒａｍｅｒｓ－Ｋｒｏｎｉｇ变换来判断。

5石油中微量金属元素的电化学分析

石油中的微量元素还有过渡金属元素、碱金属和碱土金属元素等，这些金属元素大部分以有机络合物形式存在。它们虽然只占整体质量的１０－６～１０－９，但对石油加工过程有着重要的影响，例如其中铅、钒、镍、铁、铜是重油加氢裂化过程催化剂中毒失活的重要因素，钒会在燃料油燃烧后烧蚀和熔蚀透平的叶片，而且污染环境。因此在石油加工过程中，必须对石油中的微量金属元素含量进行检测。目前，用于该类物质检测中的电化学分析法主要包括溶出伏安法、差分脉冲极谱法等。铅元素会使催化剂失活并且污染环境，标准方法（ＡＳＴＭＤ　３１１６）是采用分光光度法进行测定，但步骤十分复杂且样品中的铅元素易损失，使用的掩蔽剂ＫＣＮ有剧毒。

王继敏测定油品中的微量铅时，将待测样品经过预处理后，用差示脉冲阳极溶出伏安法对待测液进行检测。预处理的目的是使油品中的有机铅转化为无机铅离子，结果表明，该方法对轻质石油产品中的ｐｐｂ级微量铅的检测准确有效。Ｇｏｌｉｋｏｖａ等通过预先燃烧待测油品，对油品中的钒、镍、钴、铁等元素进行极谱分析。由于钒会对其他元素的测量产生影响，所以实验用Ｎａ２ＣＯ３扩散法先将灰烬分成两部分，钒会随着一部分灰烬溶解在水中，将含有镍、铁和钴的剩余物用浓盐酸溶解。然后向两种溶液都加入磺基水杨酸，使这几种金属元素与磺基水杨酸形成络合物，再用滴汞电极在铵盐缓冲电解质中进行分析。实验数据表明，即使铁的浓度明显超过镍和钴，也不会对镍和钴的测定产生干扰。该方法可用于确定钒、镍、钴、铁元素在石油和石油产品中的浓度。

结束语

现如今，石油化工行业快速发展，石油已经成为很多能源行业的主要供给源，普遍应用于人们的日常生活与工作中，石油化工产业也获得大众的更多关注，人们对石油化工产业质量提出了更高的要求。石油化工检验检测作为石油行业产品质量与安全的保障，需要对石油化工检验检测进行严格把控。石油化工的检验检测工作属于高危职业，需要工作人员具有很高的专业素养，完善石油化工检验检测技术，避免在石油化工检验检测的工程中有意外情况的发生，减少对人员以及设备的损害。

参考文献

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