ICS 75.080 CCS E30
SH
中华人民共和国石油化工行业标准
NB/SH/T 6037—2021
流化催化裂化催化剂、沸石、添加剂及相关物质中六种主要稀土元素含量测定规程
电感耦合等离子体发射光谱法 Standard practice for determination of the six major rare earth elements in fluid catalytic cracking catalysts , zeolites , additives , and related materials
by inductively coupled plasma optical emission spectroscopy
2021-11-16发布
2022-05-16实施
国家能源局 发布 NB/SH/T6037—2021
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《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。
请注意本文件中的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任本文件由中国石油化工集团有限公司提出。 本文件由全国石油产品和润滑剂标准化技术委员会石油燃料和润滑剂分技术委员会（SAC/TC280
SC1）归口。
本文件起草单位：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院。 本文件主要起草人：戴新、高萍
I NB/SH/T 6037-2021
流化催化裂化催化剂、沸石、添加剂及相关物质中六种主要
稀土元素含量测定规程电感耦合等离子体发射光谱法
警示：本文件的使用可能涉及某些有危险性的材料、操作及设备，但并未对所有安全问题都提出建议。因此，用户在使用本文件之前应建立适当的安全防护措施，并确定相关规章限制的适用性。
1范围
本文件描述了使用电感耦合等离子体发射光谱法测定流化催化裂化催化剂、稀土改性沸石材料、 添加剂和相关物质中镧、、错、钕、、钒元素含量的程序，规定了样品前处理、配制校准标准溶液、仪器准备、校准和分析阶段的操作指示。
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/T602化学试剂杂质测定用标准溶液的制备 GB/T6682一2008分析实验室用水规格和试验方法 NB/SH/T0863一2013流化催化裂化催化剂中化学元素X射线荧光光谱法测定指南 ASTMC1109电感耦合等离子体发射光谱法分析核废料水浸液的标准规程（PracticeforAnalysisof
Aqueous Leachates from Nuclear Waste Materials Using Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectroscopy)
ASTMD7260电感耦合等离子体原子发射光谱法测定石油产品和润滑油中元素的优化、校准及验证的标准规程（Practice forOptimization，Calibration，andValidationof InductivelyCoupledPlasma-Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES)for Elemental Analysis of Petroleum Products and Lubricants)
ASTMD7442电感耦合等离子体发射光谱法测定流化催化裂化催化剂及分子筛中元素的样品前处理标准规程（Practice for Sample Preparation of Fluid Catalytic Cracking Catalysts and Zeolites for Elemental Analysis by Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy)
ASTME1479电感耦合等离子体原子发射光谱仪的描述及详细说明（PracticeforDescribingand Specifying Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometers)
EPAMethod6010B电感耦合电离子体原子发射光谱（InductivelyCoupledPlasmaAtomicEmission Spectrometry)
3术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义。
4规程概要
4.1使用附录A中描述的两种前处理技术之一对样品进行预处理。结果应为一种适用于电感耦合等离
I NB/SH/T60372021
子体发射光谱法（ICP-OES）的透明稀酸溶液，通常浓度为1g试样经前处理并稀释到250mL容量瓶中。待测溶液进入电感耦合等离子体发射光谱仪激发的等离子炬中，从高频震荡电感耦合等离子体中发射出原子特征谱线。发射光谱通过高分辨率光栅分散，并分别测量单个谱线的强度。通过对比试样中元素谱线发射强度与标准元素谱线发射强度，可计算出试样中元素的含量，内标可补偿试样进样效率的变化。 4.2本文件描述了对催化剂及相关物质中六种主要稀土元素的分析。遵照此文件中的方法概要，可简单地推广到其他任意元素。NB/SH/T0863提供了一份常见于流化催化裂化平衡剂中含量在10g/g以上的元素列表。此外，美国环境保护局（EnvironmentalProtectionAgency，EPA）方法6010B描述了对水和废水中许多低含量元素的分析。
5规程应用
也是评价流化催化裂化装置
催化剂和催化材料的化学成分是催化剂性能的重要指标（FCCU）工艺参数的有效工具。本文件有助于催化剂厂商、 炼油厂进行质量验证和性能评估。为国家和地方的环保部门提供多种项目的评估和验证方法。
6 仪器设备
6.1电感耦合等离子体发射光谱仪。
注1：ASTME1479提供了仪器部件的细节，概括了仪器校准和检验方法注2：试验方法ASTMD7260主要用于非水溶液样品，提供了对于仪器基础部件很好的说明
6.2天平：感量为0.1g。 6.3高温炉：能加热至1000 ℃ 6.4平板电炉：能加热至400℃ 6.5消解容器：铂金皿或聚四氟乙烯烧杯 6.6 ：埚：Pt99%，高规格 6.7 自动化熔融设备。 6.8 3玻璃器皿：A级玻璃量器 6.8.1 容量瓶：250mL。 6.8.2 移液管。
7试剂
除非另有规定，使用分析纯或以上级别试剂 7. 1 氢氟酸：质量分数为40%~51% 7. 2 硫酸：质量分数为94%~98%。 7.3硝酸：质量分数为65%~68%。 7.4盐酸溶液：用质量分数为36%~38%的盐酸按体积比1：1稀释得到。 7.5过氧化氢：质量分数为3%。 7. 6 硼酸锂熔融剂：偏硼酸锂或四硼酸锂，或两者的混合物。 7. 7 水：符合GB/T6682一2008中一级水的要求或所能获得的最高等级的水， 7.8 ：水溶性标准溶液：单元素水溶性标准溶液，可按GB/T602配制，或直接购买 7. 8. 1 稀土元素标准溶液：镧、铺、错、钕、、钇标准溶液，1000mg/L。 2 NB/SH/T6037—2021
7.8.2内标溶液：内标元素不应出现在试样中，催化剂及相关物质常用钴和作为内标元素，10000mg/L。 7.8.3铝标准溶液：10000mg/L。
8配制校准溶液
8.1确定试样的前处理方法和内标元素。试样中不应含有内标元素，催化剂及相关物质常用钻和作为内标元素。 8.2本文件以用硫酸消解法消解样品，钻元素作为内标为例 8.3准备10个250mL容量瓶。给每个容量瓶编号。向每个容量瓶中注人 半体积的水，然后向每个瓶子中添加30mL盐酸溶液 (7.4)。 8.3.1在1号容量瓶中加人1mL10000mg/L的钻溶液并用水稀释至刻度，标注为“试剂空白”。 8.3.2在2号容量瓶中加人 25mL10000mg/L铝溶液，添加1mL内标溶液并用水稀释至刻度。标注 2号容量瓶为“样品空白” 8.3.3在3号容量瓶中加人10mL1000mg/L镧溶液，添加1mL内标溶液并用水稀释至刻度。标注为 “镧标准溶液” 8.3.4在4号容量瓶中加人10mL1000mg/L铺溶液，添加1mL内标溶液并用水稀释至刻度。标注为 “铈标准溶液”。 8.3.5在5号容量瓶中加人5mL1000mg/L钕溶液，添加1mL内标溶液并用水稀释至刻度。标注为 “钕标准溶液”。 8.3.6在6号容量瓶中加人5mL1000mg/L谱溶液，添加1mL内标溶液并用水稀释至刻度。标注为 “错标准溶液”。 8.3.7在7号容量瓶中加入5mL1000mg/L溶液，添加1mL内标溶液并用水稀释至刻度。标注为 “钒标准溶液”。 8.3.8在8号容量瓶中加人2mL1000mg/L溶液，添加1mL内标溶液并用水稀释至刻度。标注为 “标准溶液”。 8.3.9在9号容量瓶中加人：25mL10000mg/L铝溶液 10mL1000mg/L镧溶液，5mL1000mg/L 铺溶液，2mL1000mg/L钕溶液，5mL 1000mg/L错溶液， 3mL1000mgL溶液，2mL1000mg/L 溶液，添加1mL内标溶液并用水稀释至刻度。 标注为 “检查标准溶液1#” 8.3.10 。在10号容量瓶中加入：25mL 10000mg/L铝溶液，5mL1000mg/ L溶液，10mL1000mg/L 铺溶液，5mL1000mg/L钕溶液，2ml 1000mg/L错溶液， 1mL1000mg /L溶液，1mL1000mg/L 溶液，添加1mL内标溶液并用水稀释至刻度。标注为 “检查标准溶液2#”
中
9 仪器准备
9. 1 具体操作条件参见仪器说明书 9.2操作参数应由所使用的仪器来确定，方法的开发需要考虑以下参数，确定合适的条件。
炬管结构；雾化器条件；辅助气；射频发生器功率；雾化器压力；雾室类型；等离子气；
3 NB/SH/T6037—202
一雾化器流量；
使用的发射谱线。
9.3设定操作参数，包括元素、波长（建议的波长见附录B表B.1）、背景校正点、积分时间、重复读取次数（至少两次）、自动内标校正、重新校准的频率。建议每分析五个试样，分析一次检查标准溶液（8.3.9，8.3.10)。 9.4应为校准曲线系数和内标元素校正在电脑中生成数据表。内标元素校正对于消除干扰非常重要，并可指导选择发射谱线波长。 9.5检查表B.1中列出的所有元素的预期光谱干扰，按照仪器制造商的说明生成并应用校正系数来修正干扰造成的影响。 9.6确立每一种元素的线性范围，以准确地应用干扰校正系数。 9.7正确的波长轮廓分析非常重要，其反应光谱干扰。在开始校准前，需要按照仪器说明书进行波长轮廓分析。 9.8选择正确的发射谱线通常可以避免光谱干扰。当无法避免时，可以使用仪器制造商提供的电脑软件。如不可行，可使用ASTMC1109中的经验方法。 9.9在分析未知材料时，应始终警惕干扰元素的存在。需要校正的干扰分为三种基本类型：谱线重叠，基体效应（会加强或抑制待测元素的强度），及一种影响背景测量的特殊形式的基体效应。 9.10可用标准加入法证实干扰的影响是否已被正确修正，参见附录C.2。
10校准 10.1按照仪器制造商的说明准备仪器。除非仪器制造商特别说明，否则至少预热仪器30min。 10.2使用第6章中制备的溶液为每个待测元素进行波长分析。在每一个可选波长下，分析样品空白溶液（8.3.1）和全部六个稀土标准溶液（8.3.3~8.3.8），以确定是否需要背景校正或内标校正。此时不分析9号容量瓶和10号容量瓶中的溶液，如果有明显的光谱干扰，参照仪器制造商的说明处理。 10.3本文件使用一个简单的两点校准曲线，空白（零点）和一个高浓度标准溶液。许多仪器的系统支持多点校准曲线，通常效果更好并可验证每次分析的线性范围。本文件建议在校准曲线上均匀布置6 个或以上的校准标准点（包括空白）。 10.4通过分析两个检查标准溶液（8.3.9，8.3.10）来验证线性范围。
11i 试验步骤
11.1使用与分析校准标准溶液相同的方法分析试样溶液。 11.2电脑系统会以微克每毫升（μg/mL）为单位表示每种分析物的质量浓度。 11.3每分析五个试样，重新分析一次检查标准溶液（8.3.9，8.3.10），验证校准曲线的准确性。 11.4分析物浓度高于线性范围的试样需要被稀释。应小心地将内标浓度保持在正确的水平。建议使用试剂空白溶液（7.3.1）来稀释。
12计算
常用计算机进行计算，结果以元素或相对应的氧化物给出，按式（1）进行计算：
CxVxD
10= Sx106 <100%.
: (1)
式中：
4 NB/SH/T6037—2021
一质量分数； C- 一质量浓度，单位为微克每毫升（μg/mL）； V- 一稀释的体积，通常为250mL； D- 一稀释因子，通常为1； S- 一试样的质量，通常为1g； 10° 一ug与g之间换算系数示例：称取1.0g试样，消解并稀释到250mL。分析显示溶液中镧质量浓度为30.0μg/mL。
W-
CxVxD
30μg/mL×250mL×1 ×100%=0.75%
×100%=
w =
1. 0 gx (10° μg/g)
Sx106
5 NB/SH/T6037—2021
附录A （规范性）
ICP-OES法测定流化催化裂化催化剂及沸石中元素的样品前处理标准规程
A.1原理
A.1.1本文件提供了两种将固体粉末样品转化为适合ICP-OES分析的透明稀酸溶液的前处理方法分别是硫酸消解法和硼酸锂溶融法。可能还有其他可行方法，但这两种方 法早已投入使用，作为流化催化裂化催化剂和类催化剂样品的实验室前处理方法被广泛应用 A.1.2 ：粉末样品经过1h~3h的加热处理，在进一步用这两种方法对样品前处理之前先除去挥发性组分 A.1.3 硫酸消解法需要在酸溶液中溶解少量经加热处理白 的粉末样品，并将所得溶液稀释到适当的体积供分析。这种方法需要在铂金或聚四氟乙烯容器中将酸溶液煮沸，应在适当的通风橱中操作。 A.1.4硼酸锂熔融法需要在融化的偏硼酸锂和四硼酸锂熔融剂中溶解少量经加热处理的试样。把生成的混合熔融物溶解于稀硝酸溶液中，并将浓缩的透明试样溶液稀释到适当的体积供分析。此方法必须在启动的通风橱中进行，可以手动进行或利用自动熔融设备。熔融剂与试样的最佳比例及所需的熔融温度取决于样品的基体。
A.2粉末样品预处理
警示：实验人员应避免样品产生的粉尘 称量大量样品时，应在通风平衡的区域操作，或戴上口罩。 A.2.1 催化剂与催化剂类的粉末样品包含水分和其他挥发性的物质，这些杂质必须被去除以避免分析中的潜在误差。例如，将50g粉末样品放人马弗炉，在空 气中以560℃±30℃加热1h~3h，以除去挥发性成分，为之后的两种预处理技术做好准备 如果样品 含有有机物，建议把样品加热到560℃+30℃ 前对样品进行预处理 A.2.2在加热处理时，催化剂的床层深度 在埚中的催化剂高度）是 25.4mm或更少。加热处理后的样品在冷却时应彻底混勾，因为在加热步骤时通常发生部分粒度偏析 （粒度分布不均匀）。 A.2.3经加热处理的样品应放置于干 燥器中，以防止再吸收外界的水分。
A.3试验步骤
警示：使用无机酸应穿戴合适的手套、护目镜和防护服，防止液体飞溅或洒出。稀释时应往水中加酸，而不是相反。只储存几周所需的用量。煮沸的酸溶液尤为危险，高温会增加其危险性的严重程度。在此情况下处理涉及酸溶液的工作时，应特别注意并加强防护。 A.3.1硫酸消解法
警示：氢氟酸的液体和烟雾极其危险，会导致严重的烧伤，虽然不会立即感到疼痛或显现，如果
吞食或吸入可能会致死。其液体或烟雾会烧伤皮肤、眼睛和呼吸道，还会导致骨骼损伤。
当使用氢氟酸时，每个实验室必须有自已的安全预案，以处理意外接触、吸入和泄漏的情况。例如，工作区域内应保存有葡萄糖酸钙软膏，以防意外接触氢氟酸。如果氢氟酸接触到身体任何部位， 6