Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5384:1991 quy định phương pháp xác định hàm lượng natri (Na) và kali (K) trong dầu thô bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử. Đây là một tiêu chuẩn kỹ thuật quan trọng giúp đánh giá chất lượng dầu thô, kiểm soát hàm lượng kim loại kiềm nhằm hạn chế tình trạng ăn mòn thiết bị trong quá trình chế biến và vận chuyển dầu khí. Dưới đây là tóm tắt chi tiết nội dung từ Điều 1 đến Điều 4 của tiêu chuẩn này.
- Điều 1: Phạm vi áp dụng
- Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định hàm lượng natri và kali trong các loại dầu thô bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS).
- Phương pháp này áp dụng cho các mẫu dầu thô có hàm lượng natri và kali ở mức độ vết, đòi hỏi độ nhạy và độ chính xác cao trong quá trình phân tích phòng thí nghiệm.
- Việc xác định chính xác hai nguyên tố này giúp các nhà vận hành nhà máy lọc dầu đưa ra phương án xử lý tách muối phù hợp trước khi đưa dầu vào tháp chưng cất.
- Điều 2: Nguyên tắc của phương pháp
- Mẫu dầu thô được xử lý sơ bộ để chuyển các hợp chất natri và kali về dạng dung dịch đồng nhất. Quá trình xử lý có thể thực hiện bằng cách tro hóa mẫu rồi hòa tan tro bằng axit thích hợp, hoặc hòa tan trực tiếp mẫu dầu thô trong dung môi hữu cơ phù hợp.
- Dung dịch mẫu sau khi xử lý được phun trực tiếp vào ngọn lửa của máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (thường sử dụng ngọn lửa không khí - axetylen).
- Đo độ hấp thụ ánh sáng của các nguyên tử natri và kali tự do ở trạng thái cơ bản tại các bước sóng đặc trưng tương ứng (bước sóng 589,0 nm đối với natri và 766,5 nm đối với kali).
- Hàm lượng của natri và kali trong mẫu được xác định bằng cách so sánh trị số độ hấp thụ đo được với đồ thị đường chuẩn được xây dựng từ các dung dịch tiêu chuẩn có nồng độ đã biết trước.
- Điều 3: Thuốc thử và vật liệu
- Nước cất hoặc nước khử khoáng: Phải có độ tinh khiết cao, không chứa các ion natri và kali để tránh làm sai lệch kết quả phân tích vết.
- Axit nitric (HNO3): Sử dụng loại tinh khiết hóa học hoặc tinh khiết phân tích để hòa tan tro hoặc xử lý mẫu.
- Dung dịch chuẩn gốc của natri và kali: Có nồng độ chính xác (thường là 1000 mg/l), được pha chế từ các muối tinh khiết hóa học như natri clorua (NaCl) và kali clorua (KCl) đã được sấy khô, hoặc sử dụng các dung dịch chuẩn thương mại chuyên dụng.
- Dung dịch chuẩn làm việc: Được pha loãng từ dung dịch chuẩn gốc bằng nước cất hoặc dung môi phù hợp ngay trước khi tiến hành đo.
- Chất đệm ion hóa (chất giải phóng nhiễu): Thường sử dụng muối xesi (Cs) hoặc lantan (La) để ngăn ngừa sự ion hóa của natri và kali trong ngọn lửa, giúp ổn định phép đo.
- Dung môi hữu cơ: Các loại dung môi như xylen, kerosene hoặc hỗn hợp dung môi chuyên dụng đạt tiêu chuẩn phân tích, không chứa kim loại kiềm, dùng trong trường hợp hòa tan trực tiếp mẫu dầu.
- Điều 4: Thiết bị và dụng cụ
- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS): Được trang bị bộ phận đầu đốt sử dụng hỗn hợp khí không khí - axetylen, bộ lọc đơn sắc và hệ thống ghi nhận tín hiệu nhạy bén.
- Nguồn bức xạ đơn sắc: Đèn cathode rỗng (HCL) hoặc đèn phóng điện không cực (EDL) riêng biệt cho natri và kali.
- Lò nung: Có khả năng khống chế và duy trì nhiệt độ ổn định ở mức từ 500 độ C đến 600 độ C để thực hiện quá trình tro hóa mẫu (nếu áp dụng phương pháp tro hóa).
- Chén nung (cốc sứ hoặc cốc thạch anh): Có dung tích phù hợp, chịu được nhiệt độ cao và không giải phóng natri, kali vào mẫu trong quá trình nung.
- Bếp điện hoặc bể cát: Dùng để gia nhiệt sơ bộ, làm bay hơi phần lớn dung môi và các hợp chất dễ bay hơi của dầu thô trước khi đưa vào lò nung.
- Dụng cụ thủy tinh phòng thí nghiệm: Bao gồm bình định mức, pipet tự động, pipet vạch chia các loại đạt tiêu chuẩn đo lường cấp A, được làm sạch nghiêm ngặt bằng axit nitric loãng và nước cất trước khi sử dụng.
DẦU THÔ - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NATRI VÀ KALI BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ
Crude oil - Determination of sodium and potassium content by atomic absorption spectrophotometry
Lời nói đầu
TCVN 5384:1991 do Viện dầu khí Việt Nam biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng trình duyệt, Ủy ban Khoa học và kỹ thuật Nhà nước (nay là Bộ Khoa học và Công nghệ) ban hành.
Tiêu chuẩn này được chuyển đổi năm 2008 từ Tiêu chuẩn Việt Nam cùng số hiệu thành Tiêu chuẩn Quốc gia theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 Điều 6 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.
DẦU THÔ - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NATRI VÀ KALI BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ
Crude oil - Determination of sodium and potassium content by atomic absorption spectrophotometry
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định natri và kali trong dầu thô bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với hàm lượng từ 10 p.p.m trở lên.
Mẫu dầu thô được tro hóa trong lò nung ở nhiệt độ 550oC. Sau khi loại hết silic bằng axit flohydric, dùng axit clohydric hòa tan cặn còn lại và định mức bằng nước cất. Nồng độ các nguyên tố natri và kali trong dung dịch được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.
2.1. Dụng cụ
- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử;
- Cân phân tích có độ chính xác 0,001 g;
- Lò nung có bộ điều chỉnh nhiệt độ tự động;
- Chén bạch kim 50 ml;
- Bình định mức 50 ml; 1000 ml;
- Buret 10 ml;
- Pipet 1 ml; 2ml; 5 ml.
2.2. Thuốc thử
- Axit sunfuric (H2SO4) d = 1,84;
- Axit clohydric (HCl) d = 1,18;
- Axit clohydric loãng (1:1);
- Axit flohydric (HF) d = 1,13;
- Axit benzensunfonic;
- Natri clorua (NaCl);
- Kali clorua (KCl);
- Dung dịch natri và kali chuẩn 1000 µg/ml;
Cân 2,541 g natri clorua và 1,908 g kali clorua đã được sấy khô trước ở nhiệt độ 110oC trong thời gian 2 giờ. Chuyển tất cả lượng cân trên vào bình định mức 100 ml, thêm một ít nước cất, lắc cho tan hết và định mức bằng nước cất hai lần. Dung dịch chuẩn được bảo quản trong bình polyetylen hoặc bình thủy tinh trung tính, đậy nút kín.
CHÚ THÍCH Các hóa phẩm được dùng là loại tinh khiết phân tích.
3.1. Lấy mẫu
Việc lấy mẫu dầu để xác định natri và kali được tiến hành theo TCVN 2715:1978.
3.2. Chuẩn bị dung dịch mẫu
3.2.1. Tro hóa mẫu
Cân 5 g mẫu dầu thô trong chén bạch kim, thêm 3 ml axit benzen sunfonic nóng chảy để giữ các kim loại dễ bay hơi. Đặt chén lên bếp điện kín và đun nóng từ từ để tránh sôi trào. Châm lửa cho dầu cháy thành than. Chuyển chén có mẫu vào lò nung, nâng nhiệt độ đến 550oC và duy trì ở nhiệt độ này trong 2 giờ, sản phẩm thu được là một lớp tro mầu trắng xám.
3.2.2. Hòa tan mẫu
Thêm vào chén đựng mẫu 1 giọt đến 2 giọt axit sunfuric và 2 ml axit flohydric. Đặt chén lên bếp điện kín, nâng nhiệt độ lên từ từ và tiếp tục cô cạn đến khi không còn khói trắng bốc ra nữa. Hòa tan cặn còn lại bằng 5 ml axit clohydric (1.1). Đun nhẹ cho đến khi tan hoàn toàn. Sau khi để nguội, chuyển mẫu vào bình định mức 50 ml và định mức bằng nước cất hai lần.
3.3. Chuẩn bị dung dịch mẫu trắng
Việc chuẩn bị dung dịch mẫu trắng giống như chuẩn bị mẫu phân tích ( mục 3.2) chỉ khác ở chỗ không lấy lượng cân mẫu.
4.1. Chuẩn bị dung dịch chuẩn làm việc
Từ dung dịch natri và kali chuẩn 1000 µg/ml và nước cất, chuẩn bị các dung dịch có nồng độ theo thứ tự cao dần.
0 µg/ml - 0,1 µg/ml - 0,2 µg/ml - 0,5 µg/ml - 1,0 µg/ml - 2,5 µg/ml - 5 µg/ml.
CHÚ THÍCH Trong dung dịch natri và kali không ảnh hưởng đáng kể đến nhau, nên có thể chuẩn bị cả 2 nguyên tố này trong cùng một dung dịch.
4.2. Chuẩn bị các điều kiện đo trên máy
Các điều kiện đo trên máy được chọn theo Bảng 1.
Bảng 1
| Tên nguyên tố | Bước sóng A0 | Độ mở khe µ | Dòng làm việc của đèn catot mA | Lưu lượng khí (lít/phút) | Chiều dài ngọn lửa cm | |
| Axetylen | Không khí | |||||
| Na | 5890 | 100 | 8 | 0,8 | 5 | 10 |
| K | 7665 | 100 | 10 | 0,8 | 5 | 10 |
CHÚ THÍCH Trước khi đo đèn catot rỗng phải nung nóng không ít hơn 15 phút.
4.3. Dựng đường chuẩn
Lần lượt đo các dung dịch chuẩn theo thứ tự nồng độ từ thấp đến cao và ghi nồng độ chất chuẩn trên trục hoành và ghi số đo mật độ quang đo được trên trục tung. Đường biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang và nồng độ của dung dịch chuẩn natri và kali tuân theo định luật Lambert Beer, khoảng tuyến tính của nồng độ từ 0 µg/ml đến 5 µg/ml.
4.4. Đo mẫu
Tiến hành đo dung dịch mẫu như khi đo dung dịch chuẩn. Từ số đo mật độ quang suy ra nồng độ nguyên tố natri hoặc kali có trong dung dịch mẫu.
Hàm lượng của natri hoặc kali chứa trong mẫu được tính theo công thức:
![]()
trong đó:
M là hàm lượng nguyên tố natri hoặc kali có trong mẫu, p.p.m;
C là nồng độ của natri hoặc kali có trong dung dịch mẫu, µg/ml
V là thể tích dung dịch mẫu được pha loãng, ml;
G là lượng cân mẫu thử dùng để phân tích, g.
Kết quả thu được là giá trị trung bình số học của các lần xác định song song, với điều kiện chúng thỏa mãn các quy định ở mục 6.
6. Độ chính xác của phương pháp
Độ lệch tương đối giữa hai lần xác định song song không được vượt quá giá trị nêu trong Bảng 2.
Bảng 2
| Hàm lượng K hoặc Na | Độ lệch cho phép (%) | |
| Độ lặp lại | Độ tái lập | |
| 15 | 25 | |
6.1. Độ lặp lại: Độ lệch giữa kết quả của hai phép xác định do cùng một người phân tích tiến hành trên cùng một máy trong cùng một điều kiện thí nghiệm, không được vượt quá giá trị nêu trong bảng trên.
6.2. Độ tái lập: Độ lệch giữa kết quả của hai phép xác định do hai phòng thí nghiệm phân tích khác nhau, không vượt quá giá trị nêu trong bảng trên.
Biên bản thử nghiệm cần có những thông tin sau:
a) Tên tiêu chuẩn quy định phương pháp phân tích;
b) Kết quả phân tích;
c) Những điều kiện bất thường xảy ra trong khi tiến hành thử nghiệm;
d) Ngày, tháng phân tích, đơn vị phân tích, tên người tiến hành phân tích.
- 1 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10150:2013 (ASTM D 6377-10) về Dầu thô - Xác định áp suất hơi: VPCRx (Phương pháp giãn nở)
- 2 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10151:2013 (ASTM D 7112-12) về Dầu thô và dầu nhiên liệu nặng (FO nặng) - Xác định độ ổn định và khả năng tương thích bằng máy phân tích độ ổn định dầu nhiên liệu nặng (FO nặng) (phát điện quang học)
- 3 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10149:2013 (ASTM D 4807 - 05) về Dầu thô - Xác định cận bằng phương pháp dùng màn lọc
- 4 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5383:1991 về Dầu thô - Xác định hàm lượng niken bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
- 5 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5385:1991 về Dầu thô - Xác định hàm lượng của canxi và magie bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
- 6 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5656:1992 về Dầu thô - Phương pháp chưng cất Hempel
- 7 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5732:1993 (ASTM part 23 : 1975; D 2787 : 1972; ASTM part 27 : 1975 D 2788 : 1972) về Dầu thô - Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử xác định hàm lượng vanadi
- 1 Luật Tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật 2006
- 2 Nghị định 127/2007/NĐ-CP Hướng dẫn Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật
- 3 Quyết định 2919/QĐ-BKHCN năm 2008 công bố tiêu chuẩn quốc gia do Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành
- 4 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10150:2013 (ASTM D 6377-10) về Dầu thô - Xác định áp suất hơi: VPCRx (Phương pháp giãn nở)
- 5 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10151:2013 (ASTM D 7112-12) về Dầu thô và dầu nhiên liệu nặng (FO nặng) - Xác định độ ổn định và khả năng tương thích bằng máy phân tích độ ổn định dầu nhiên liệu nặng (FO nặng) (phát điện quang học)
- 6 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10149:2013 (ASTM D 4807 - 05) về Dầu thô - Xác định cận bằng phương pháp dùng màn lọc
- 7 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5383:1991 về Dầu thô - Xác định hàm lượng niken bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
- 8 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5385:1991 về Dầu thô - Xác định hàm lượng của canxi và magie bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
- 9 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5656:1992 về Dầu thô - Phương pháp chưng cất Hempel
- 10 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5732:1993 (ASTM part 23 : 1975; D 2787 : 1972; ASTM part 27 : 1975 D 2788 : 1972) về Dầu thô - Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử xác định hàm lượng vanadi