潤滑油定性鑒別的拉曼光譜研究
來源：上海戎戈光電科技有限公司
2022年04月14日 08:32
隨著國際原油價(jià)格飆漲，油品的摻假屢見不鮮，不僅損害了消費(fèi)者利益，更有甚者會危及生命安全，油品質(zhì)量也越來越受到廣泛重視。目前人們主要采用光譜和色譜手段檢測油品，光譜檢測技術(shù)具備便捷、無損檢測優(yōu)勢，應(yīng)用更為廣泛。傳統(tǒng)的光譜測定主要采用熒光和紫外等，這些方法預(yù)處理簡便，分析時(shí)間較短，但給出的信息量較少，很難用于石油混合組分的分子結(jié)構(gòu)解析。近紅外光譜也逐漸應(yīng)用于石油產(chǎn)品的鑒別和測定，但也只限于含氫官能團(tuán)的振動模式如（CH，NH，OH等）等研究。因此，尋找一種便捷、光譜信息豐富，指紋特征明顯的光譜技術(shù)也逐漸引起重視。
拉曼光譜作為一種強(qiáng)有力的分子結(jié)構(gòu)鑒別手段，不僅能區(qū)分多種振動模式，同時(shí)具有微觀（微區(qū)、微量）、特征、靈敏、原位無損傷、多相態(tài)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因此，科研工作者們逐漸將拉曼光譜技術(shù)應(yīng)用到原油檢測與分析領(lǐng)域。雖然拉曼光譜技術(shù)用于石油的研究仍起步階段，但其簡便、快捷、準(zhǔn)確的技術(shù)優(yōu)勢已在油品分析中得到了關(guān)注。近年來，隨著激光器、探測技術(shù)、計(jì)算機(jī)和化學(xué)計(jì)量學(xué)的進(jìn)步，拉曼光譜已經(jīng)可以測定油品中的多種組成和性質(zhì)，如汽油的辛烷值、烯烴、芳烴、苯和含氧量等。目前對于深色油品的拉曼光譜研究國內(nèi)外還較少，主要研究集中于輕質(zhì)油品的研究上，如汽油、柴油、噴氣燃料等
本文采用便攜式拉曼光譜技術(shù)對石油產(chǎn)品進(jìn)行指紋圖譜鑒別，取得了良好效果。選取潤滑油，并摻雜石油醚組成潤滑油混合樣品，通過測定油品的拉曼指紋圖譜，探索拉曼指紋圖譜對潤滑油產(chǎn)品的鑒別性能，為潤滑油產(chǎn)品拉曼光譜鑒別方法的建立提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)，希望為質(zhì)量監(jiān)督提供簡單高效的現(xiàn)場檢測手段。
原理
石油產(chǎn)品包括汽油、柴油、噴氣燃料、潤滑油、齒輪油、液壓油等產(chǎn)品，它們主要由飽和鏈烷烴、烯烴、環(huán)烷烴、芳香烴以及各類添加劑調(diào)和而成。潤滑油是石油產(chǎn)品中品種、牌號*多的產(chǎn)品之一，品種復(fù)雜，大多數(shù)潤滑油只從外觀上很難區(qū)分其真假，給監(jiān)管部門造成一定的困難，因此，研究一種能夠簡單、快速分辨潤滑油中是否摻假的方法是非常必要的。
石油產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)與拉曼光譜之間存在一定關(guān)系，可以利用該關(guān)系測定石油產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)，關(guān)系如下：
I=K?0Ce-ln10(k0+k)zh(z)dz
其中，I 為拉曼信號強(qiáng)度；K 為拉曼散射截面積； ? 0 為激光入射率; C 為物質(zhì)濃度；k0 和k 分別為入射光和散射光的吸收系數(shù)；z為入射光和散射光所通過的距離；h(z) 為光學(xué)系統(tǒng)的傳輸函數(shù)。從式（1）可以看出，在給定條件下，散射光的吸收強(qiáng)度I 與濃度C 成正比，可以利用該關(guān)系確定石油產(chǎn)品化學(xué)組分含量。結(jié)合拉曼光譜信號，測定石油產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)，這是拉曼光譜定量分析石油產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的理論依據(jù)。
石油醚（Petroleum ether）是一種無色透明的液體，有煤油氣味。主要為戊烷和己烷的混合物。不溶于水，溶于無水乙醇、苯、氯仿、油類等多數(shù)有機(jī)溶劑。主要用作溶劑和油脂處理。本文中將石油醚作為添加劑與潤滑油形成混合物作為潤滑油摻假模擬試驗(yàn)樣品，通過石油醚/潤滑油混合物的拉曼光譜分析，確定拉曼光譜技術(shù)在石油油品領(lǐng)域定性鑒別的可行性。
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