آنالیز عناصر فلزی در روغن موتور با جذب اتمی

 

دستگاه جذب اتمی از تجهیزات آنالیز دستگاهی است که برای اندازه گیری عناصر فلزات سنگین در حالت اتمی در آزمایشگاه بکار می رود. دستگاه Atomic Absorption با تکنیک شعله برای عناصر با غلظت در حد ppm و با تکنیک کوره برای اندازه گیری عناصر با حساسیت بالاتر در حد ppb استفاده می شود. از آنجا که دستگاه اتمیک ابزوربشن قادر به اندازه گیری حدود 70 عنصر فلزی مختلف می باشد، در حوزه های مختلفی می تواند کاربرد داشته باشد. از جمله حوزه هایی که از طیف سنج جذب اتمی استفاده می شود می توان تحقیقات محیط زیستی و آب، صنایع کشاورزی و غذائی، صنایع نفت و پتروشیمی، تحقیقات پزشکی و داروئی را نام برد. از استفاده های اسپکترومتر جذب اتمی در حوزه نفت و گاز می توان به آنالیز عناصر فلزی در روغن موتور ها و لوبریکانت ها اشاره کرد.

عناصر فلزی سنگین در روغن موتور

افزایش محتوای فلزات و عناصر سایشی در روغن موتور، روغن هیدرولیک، روغن دنده و روان کننده ها نشان از افزایش احتمال بروز مشکلات در موتور می باشد. نوع فلز سایشی موجود در روغن نشان می دهد که احتمال بروز چه مشکلی در آن روغن بیشتر می باشد. برای مثال، حضور سرب و قلع در روغن موجب آسیب به یاتاقان می شود و حضور کروم، آلومینیوم یا نیکل موجب آسیب رساندن به پیستون و حلقه می شود. وجود فلز مس در روغن باعث ایجاد ترک در سیستم خنک کننده و نشتی به ماده روانکار می شود. حضور برخی عناصر سایشی دیگر مانند سیلسیم در روغن و لوبریکانت علامت وجود آلودگی با شن می باشد و نشان می دهد که سیستم تمیزکننده هوا باید تمیز یا تعویض شود. یکی از تمهیداتی که برای کاهش آسیب های ناشی از حضور فلزات سایشی در روغن ها می توان در نظر گرفت، آنالیز دوره ای لوبریکانت ها توسط دستگاه های آنالیز مناسب مانند دستگاه طیف سنج جذب اتمی و دستگاه ICP می باشد.

اثرات ناشی از وجود فلزات در روغن ها با اثرات آنها در حالت خالص و در حالت سوسپانسیون کلوئیدی کاملاً متفاوت می باشد. یعنی هنگامی که فلزات به شکل ترکیبات نمکی و به صورت محلول در روغن باشند نتیجه ای متفاوت نسبت به فرم های دیگر از خود برجای می گذارند. آنالیز منظم روغن ها با دستگاه جذب اتمی باعث می شود که مقدار دقیق فلزات سایشی آن اندازه گیری شود و در صورتی که مقدار عناصر فلزی بیشتر از مقدار ذکر شده در استاندارد های مربوطه باشد، راهی برای اصلاح و تقلیل آن پیش از آنکه موجب خرابی و بروز مشکل در سیستم شود اندیشیده و از هزینه های اضافی جلوگیری شود.

اندازه گیری فلزات در روغن موتور با جذب اتمی

در تحقیقی برای تعیین عناصر فلزی سایشی موجود در روغن موتور و لوبریکانت، تعداد سه نمونه از روغن موتور و روانکار های موجود در بازار خریداری و مقدار فلزات موجود در آن توسط دستگاه اسپکترومتر جذب اتمی در آزمایشگاه اندازه گیری شد. عناصر فلزی که در لوبریکانت ها و روغن موتور ها تحت آنالیز با دستگاه Atomic Absorption قرار گرفت شامل آلومینیم Al، کروم Cr، مس Cu، نیکل Ni، سرب Pb، سیلسیم Si، قلع Sn، تیتانیم Ti، نقره Ag، آرسنیک As، باریم Ba، کلسیم Ca، کادمیم Cd، آهن Fe، جیوه Hg، منیزیم Mg، منگنز Mn، سدیم Na، مولیبدن Mo، پتاسیم K، روی Zn و وانادیم V بودند. برای آنالیز فلزات سنگین فوق از دستگاه اتمیک ابزوربشن با تکنیک کوره گرافیتی و با امکان اتوسمپلر استفاده گردید. دلیل انتخاب کوره گرافیتی بر روی دستگاه جذب اتمی حساسیت بالاتر آن در اندازه گیری عناصر فلزات سنگین با مقدار کم می باشد. در آنالیز برخی عناصر فلزی روغن موتور مانند آرسنیک و کادمیم با دستگاه جذب اتمی به علت نیاز به حساسیت بالاتر از دستگاه هیدرید ژنراتور استفاده شد.

نکته قابل ذکر این است که در آنالیز فلزات سنگین در روغن موتور و روانکار بجز دستگاه جذب اتمی با کوره گرافیتی از دستگاه ICP-OES نیز می توان استفاده کرد. دستگاه ICP یا پلاسمای جفت شده القائی نسبت به دستگاه جذب اتمی دارای مزیت هایی مانند امکان آنالیز چند عنصر بطور همزمان و حساسیت بالاتر می باشد. دستگاه ICP علاوه بر آنالیز فلزات سنگین امکان اندازه گیری تعدادی از نافلزات مانند فسفر، گوگرد و بور را نیز فراهم می آورد. بجز دستگاه ICP-OES در مواردی که نیاز به حساسیت بالاتر باشد از دستگاه ICP-MS یا به عبارت دیگر، اسپکترومتر جرمی پلاسمای جفت شده القائی هم می توان استفاده کرد.

کاربرد های بیشتر دستگاه جذب اتمی

• آنالیز عناصر فلزی روغن خوراکی با دستگاه جذب اتمی
• اندازه گیری فلزات سنگین خون با دستگاه Atomic Absorption
• تعیین فلزات سنگین در ادویه با دستگاه اتمیک ابزوربشن
• آنالیز مواد معدنی آبمیوه با دستگاه جذب اتمی
• تعیین مقدار عناصر فلزی در آب آشامیدنی با اسپکتروفتومتر جذب اتمی
• اندازه گیری فلزات سنگین در غذا های دریایی با طیف سنج جذب اتمی