新型全合成水基润滑液中总磷组分的快速、准确定量分析及现场应用

1、新型全合成水基润滑液中总磷组分的快 速、准确定量分析及现场应用青海高原有色金属研发有限公司摘要：作为铝冷轧传统生产工艺的技术革新开发，由青海省投研究院联合清华大学和 美国陶氏化学开发了新型全合成水基润滑液并成功应用，而含磷添加剂作为其 中重要的润滑成分，对轧制产品起到至关重要的作用。现使用钳酸讓比色法对这 种含磷添加剂进行快速、准确定量，并指导现场实际牛产工作。关键词：铝冷轧;水基润滑;总磷含量;准确定量;作者简介：李延龙，男，生于1990年，甘肃武威人，双学士学位，助理工程师, 研究方向:铝及铝合金加工过程相关检验检测。收稿日期:2017-09基金：青海省科技计划项目（项目号2014-zj-

2、709）total phosphorus component in a new type of fully synthetic water-based lubricant rapid and accurate quantita/tive analysis and field applicationl yan-long feng cui-lan cui xiao-ning wen hai-pingqinghai plateaunonf errousmetalsr & d co二ltd.;abstract：as the traditional production technology o

3、f aluminum cold rolling technological innovations developed by qinghai province investment research institute of tsinghua university jointly and dow chemical developed new total synthesis of weiter-based lubricants and successful application, and phosphorus as am importemt componcnt of lubrication，t

4、he rolling products is of great importance to the for. the ammonium molybdate colorimetric method is used for the rapid and accurate quantitative determ in ati on of the phosphorus add iti ve, and the actual produc tion work is guided.keyword：aluminum cold rolling; water-based lubrication; total pho

5、sphorus; accurate quantitative;received： 2017-091研究背景1.1国内含磷物质的检测方法。磷元素常以正磷酸盐、磷脂、焦磷酸盐形式存在于天然磷矿石、动植物体内以及 工业润滑介质等液体中。磷矿石等固体含磷物质常见的检测方法有磷釦酸镀容量 法、磷钳酸隆n林法、硝酸钮滴定法、磷锐钳黄光度法、钮盐-钳蓝示差光度法、 icp-aes法、x射线荧光光度法。动植物体内及工业润滑介质屮的磷主要是脑磷 脂、卵磷脂、工业和工艺润滑油液等。油溶性物质中磷含量的测定有姜波的原子 吸收分光光度计法测定润滑油中的磷ih，顾玉芬的icp-aes内标法测定润滑油 中的磷宜及李蕾的氧

6、氮燃烧-离子色谱法测润滑油中的磷含量等等。水溶性 物质中的磷含量，多用于环境监测部门，水处理等方面的应用，其检测方法与 油溶性物质的类似。但是，新型全合成水基润滑液是一种水油一体相态的环氧型共聚混合物，为了 保证生产过程的润滑性能，该润滑液中添加了含磷有机物和无机物。对于这种既 不是水相也不是油相的物质中磷含量的检测方法未见有文献资料记载。1. 2可供选择的方法仃)icp-aes法。icp-aes电感耦合等离子发射光谱仪是一种大型精密的无机分 析仪器，主要用于微量元素的分析，可分析的元素为大多数的金属和硅、磷、硫 等少量的非金属，共72种，特点是分析速度快，检岀限低分析灵敏度高，测试 范围广等

7、，已广泛应用于石油、化工、商检及环保部门。(2) 流动注射分析法。流动注射分析是在热力学非平衡条件下，在液流中重现的 处理试样或试剂区带的定量流动分析技术。特点是操作简单、紧凑，分析速度快 精密度高、试剂试样用量少，可广泛应用于临床化学、药物化学、农业化学和环 境分析等领域。(3) 分光光度法。分光光度法是通过测定被测物质，在特定波长处或一定波长范 围内光的吸光度，对该物质进行定性和定量分析的方法。分光光度法的主耍特点 为:应用广泛、灵敏度高、选择性好、准确度高、适用浓度范围广、分析成本低、 操作简便、快速。可广泛地应用于化工、冶金、地质、医学、食品、制药等部门 及环境监测系统。1.3全合成新

8、型水基润滑液中磷含量检测方法的选择综上所述，常见的磷含量检测方法中分光光度法线性范围窄，浓度超过线性范 围需要稀释，但成本低，而且用到的主要实验仪器分光光度计是实验室常见的 仪器设备，操作简便，灵活，用途广泛。流动注射分析法可由计算机自动取样， 在线消解，主要应用于环境水质的监测。电感耦合等离子发射光谱法，分析速度 快，灵敏度高，但是前处理繁琐，成本高，仪器设备对工作环境要求高，不易 适用于实际生产。在工业应用中，为了实时监测数据，往往是在某工厂的车间，或者距离生产机 器较近的实验室，工作环境难免有噪音、振动、扬尘等影响因素。同时为了生产 顺利进行，又需要一种能够快速、准确的检测手段，而enz

9、o a.tosiluflging 等人使用钮酸鞍分光光度法进行了含磷物质的微量分析，样品加标冋收率达 89%103%,分析结果良好，因此，选择了分光光度法作为检测方法。2实验部分2.1仪器与试剂sx-4-10型高温箱式电阻炉;2kw单联型万用电炉;723c型可见分光光度计;esj182-4型电子天平。铝酸钱:优级纯;偏帆酸钱:分析纯;磷酸二氢钾:光谱 纯。2. 2仪器条件实验前对元素磷的测定条件进行了优化，结果如表1所示。表1仪器使用条件卜载原表仪器名称试验高温箱式勰妒800c万用电炉<723c分光光度计2.3标准曲线的绘制 用光谱纯试剂配制成0. lg/l的磷储备液，逐级稀释配制各元素

10、浓度为0、2、4、 6 8、10、12、14、16ppm的标准溶液，在选定的最佳仪器条件下进行测定。得 到所测元素的标准工作曲线方程及相关系数，如表2所示。表2磷含量标准工作曲线方程及相关系数下载原表名称方程斜率磷含量标准曲线0.0231方程截距-0.00133结果与讨论3. 1实验方法的快速高效性样品原始处理方法:在50ml内称取相当于1吨磷的待测试样，加入适量氧化锌覆盖在待测试样上，同时做空口试验。用顶部带引火芯的圆锥体滤纸帽完全罩 住氧化锌，并放在电炉上蒸发部分水分，到烟雾大量冒出时，点燃滤纸帽，火 焰熄灭后，转入高温炉灼烧，灼烧结束后，取出并冷却塩圳，浓硝酸溶解后， 加入络合剂，定容比

11、色即可。优化后的样品处理方法:在50ml圮竭内称取相当于lmg磷的待测试样，加入适量 氧化锌覆盖在待测试样上，同时做空白试验。将1 甘烟放在电炉上蒸发部分水分， 到烟雾大量冒岀后，转入高温炉灼烧，灼烧结束后，取岀并冷却堵堀，冷却后 加入少量去离子水润湿氧化锌，浓硝酸溶解后，加入络合剂，定容并取上层清 液比色测量。通过上述实验条件的优化，较常用的分光光度法，能够快速的完成 样甜的前处理工作，缩短了实验的总体时间，提高了效率。3. 2实验方法的精确性在正确的实验条件下，平行测定三种浓度的新型全合成水基润滑液中磷含量， 求出各浓度水平的标准偏差，用线性回归法作出拟合曲线，求出了该方法测定 磷元素的检

12、出限为0. 423ppmo本法测定的精密度rsd为1. 67%。3. 3实验方法的准确性为了验证实验方法的准确性，设计了如下实验：（1）在10%浓度的新型全合成水基润滑液中依次加入0. 1%, 0. 05%, 0. 01%,0. 005%的hfoi,平行准确称取两份样品1.5g,按照实验方法进行预处理，得到 的结果如下表3。表3磷酸中磷含量检测结果（单位:ppm） 下载原表磷酸含量0.05% 理论值898764实测值881758值176（2）在10%浓度的新型全合成水基润滑液中依次加入0. 6%, 0. 3%, 0. 1%, 0. 06% 的某种磷酯，平行准确称取两份样品1.5g,按照实验方法

13、进行预处理，得到的 结果如下表4o表4磷酯中磷含量检测结果（单位:ppm） 下载原表磷酯含量0.6%0.3%理论值870736实测值890758值20（3）将上述（1）和（2）中的含磷物质按1:1混合，平行准确称取两份样品1.5g,按照实验方法进行预处理，得到的结果如下表5。表5混合物中磷含量检测结果（单位:ppm）下载原表试样（磷酸+磷酯）0.1%+0.6%0.05%+0.3理论值886758实测值872739值1418通过上述实验验证，实验方法的误差22ppm,与icp-aes和红外光谱法对比如 下表6所示，结果显示这种新的实验方法准确性皆优于其他两种。表6 icp-aes和红外光谱法检测

14、结果下载原表需為t本实验方法icp-aes纟理论值646870实测值_663847值1723实验仪器米i 量不少寸3. 4厂试应用某铝合金加工厂在一次厂试过程屮，根据实际生产应用，往这种新型全合成水 基润滑液中分不同批次增/减了含磷的添加剂，为了及时跟踪监测。使用该方法 进行了现场储液箱中磷含量的测试验证，检测结果如下表7,检测结果与现场 实际情况相符，实测值与理论值的差小于50ppmo表7厂试应用过程屮水基液屮磷含量的检测（单位:ppm）下载原表序号储液箱体积比实测浓度/1夕吕里.实fe 测值1408/200820.02%11412267/160014.70%9123.5结论 通过优化实验方法，和应用现场的实际检测证明，该方法简便快捷，准确高效, 完成了工业实际生产现场中水油一体相态的新型全合成水基工艺润滑液中磷含 量的检测。参考文献1 姜波用原子吸收分光光度计测润滑油中磷含量j 润滑油，1999(5) : 38-39.2 顾裕丰，薛月霞用icp-aes内标法测定润滑油