潤(rùn)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(guó)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(huì)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(cè)油品，光譜檢測(cè)技術(shù)具備便捷、無損檢測(cè)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用更為廣泛。傳統(tǒng)的光譜測(cè)定主要采用熒光和紫外等，這些方法預(yù)處理簡(jiǎn)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(cè)定，但也只限于含氫官能團(tuán)的振動(dòng)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(dòng)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(cè)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(jiǎn)便、快捷、準(zhǔn)確的技術(shù)優(yōu)勢(shì)已在油品分析中得到了關(guān)注。近年來，隨著激光器、探測(cè)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(cè)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(duì)于深色油品的拉曼光譜研究國(guó)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(duì)石油產(chǎn)品進(jìn)行指紋圖譜鑒別，取得了良好效果。選取潤(rùn)滑油，并摻雜石油醚組成潤(rùn)滑油混合樣品，通過測(cè)定油品的拉曼指紋圖譜，探索拉曼指紋圖譜對(duì)潤(rùn)滑油產(chǎn)品的鑒別性能，為潤(rùn)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(jiǎn)單高效的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)手段。
原理
石油產(chǎn)品包括汽油、柴油、噴氣燃料、潤(rùn)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(rùn)滑油是石油產(chǎn)品中品種、牌號(hào)*多的產(chǎn)品之一，品種復(fù)雜，大多數(shù)潤(rùn)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(jiǎn)單、快速分辨潤(rùn)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(cè)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(hào)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(hào)，測(cè)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(rùn)滑油形成混合物作為潤(rùn)滑油摻假模擬試驗(yàn)樣品，通過石油醚/潤(rùn)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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