X萤光-XRF 油品中金属含量检测利器-非破坏性元素分析仪

工业社会重要的动力来源-引擎，尤其是柴油引擎更是主要的生产运转机具之一。无论是路上运输、海上船舶、建筑营造与发电设备都与引擎动力紧密相关。而机油或润滑油品对于引擎来说除了是不可或缺的必要需求，也是运转效能和判断磨损消耗的重要依据。
以唯一非由引擎磨损所产生的矽(Si)来说，是导致引擎磨损的主要因素，高含量的矽检出时，通常也伴随着其他轴承与活塞等金属磨损的含量，例如：铁( Fe)、铅(Pb)、铜(Cu)、铬(Cr)、铝(Al)等，甚至可以从油中的金属含量可判断出是引擎的哪一个部件发生严重磨损而需要更换机油，甚至是更换零件，例如：铝(Al)可能来自活塞或轴承，铅(Pb)和铜(Cu)也可能来自轴承，铁(Fe)则是可能来自汽缸衬套与活塞环，而主要的杂质-矽(Si)主要是来自灰尘，所以可能空气滤清器的效能已经不足。所以定期的油品检测分析可以判断引擎内部机件运转是否良好之外，也可以建立合理有效的油品成本管理，甚至可建立正确的油品更换保养间隔。



不过机油与润滑油通常本身就会有添加物，部分是金属成分，以ASTM-D6481所列举的管制添加物元素就有磷(P)、硫(S)、钙(Ca)、锌(Zn) 。这些油品添加物主要的功能是润滑引擎中的汽缸、活塞与轴承，部分具延展性的软性金属添加物则可在引擎机件运转时，对于金属摩擦所产生的刮痕、缺口与缝隙，做表面填补包覆的效果。但是当油品的添加物超标，则对于引擎磨损或环境污染就会有影响，环境污染的部分尤其是硫化合物严重。
汽柴油品中的硫(Sulfur)成份在燃烧之后产生的二氧化硫(SO2)是空气污染主要的几中污染物之一。当二氧化硫与空气中的水气结合就会产生亚硫酸(H2SO3)，亚硫酸就是酸雨的主要成份，对于环境污染影响甚巨。若是二氧化硫(SO2)与空气中的其他物质产生反应，则有可能产生细小的亚硫酸盐颗粒和硫酸盐颗粒，被吸入人体时将会堆积于肺部产生呼吸困难等症状。但是石油在提炼时本身就含有硫化合物，所以如何降低并管控油品中硫的含量，就成为各国环保议题的重点之一。



由此可知油品检测不论对于引擎机件或是空气环境都是非常重要的。早期的油品分析仪器例如：AA原子光谱吸收仪，或是ICP感应耦合电浆质谱仪，虽然广为使用者所接受，但是分析的前处理耗时费供非常麻烦。尤其是油品本身的检测取样非常重要，正确的取样以避免污染是绝对必须的，因为一点铁锈或是沙子，都可能破坏了整个检验的分析结果。所以如何在繁琐的取样过程后缩短检测的时间，并且更便利的取得初筛结果就成为无法避免的趋势。
以在美国行之有年的ASTM-D6481(油品添加物分析)与ASTM-D4294(油品中硫含量检测)之中都说明了XRF是方便且快速的油品检测仪器。 XRF对于油品检测省去了早期AA与ICP的样品前处理步骤与时间，只需使用经过认证的油中硫含量标准品建立检量线(以避免基质干扰的影响)做元素浓度分析即可达到油品检测的结果。台湾的行政院环保署也在2010年2月6日公告，同年5月15日起实施NIEA A443.74C (石油产品硫含量检测方法—能量分散式X-射线萤光法)也详细说明如何使用XRF做油品检测。 NIEA A443.74C法案中详载从XRF检验法的样品取样、标准品制备与保存、检量线建立、样品分析，甚至该注意哪些基质效应的干扰都有明确的指示。


所以说虽然XRF可以做油品检测，但是要能完全符合油品基质的检量线建立与分析，并不是每一台XRF都能符合的。科迈斯科技所代理的OLYMPUS Innov-X XRF针对油品检测特别开发出专属油品添加物和硫含量成份检测的X-5000正是油品分析的不二之选。除了基本的手持式XRF检测功能(土壤、矿物、合金、塑料)之外，针对油品与液体所特别设计样品杯，再搭配功率10W的类桌上型全包覆式检测，可轻易测试ppm等级的油中硫含量与油中磨损金属或添加物。接下来以X-5000对于ASTM-D6481(油品添加物分析)与ASTM-D4294(油品中硫含量检测)的检测结果做数据比对，即可看出X-5000对于快速油品分析确实地符合法规标准。

ASTM D6481：Standard Test Method for determination of Calcium, Phosphorus, Sulfur and Zinc in Lubrication Oils by EDXRF，磷(P)、硫(S)、钙(Ca)、锌(Zn)。



ASTM D4294：Standard Test Method for Sulfur in Petroleum and Petroleum Products by EDXRF，下表以美国原厂将常见油品做检测比对。



X-5000对于油品中添加物金属元素的检测下限



目前行政院环保署对于汽柴油的硫含量管控标准为10 mg/kg(ppm)，工厂锅炉等机具所使用的燃料油(重油)之硫含量管控标准为5000 mg/kg(ppm)。但是在2012年3月19日宣布将拟定新「燃料油含硫量管制标准」，限制锅炉燃料油(重油)含硫量从5000 ppm降至3000 ppm，并在2015年逐步实施改善。有消息指出行政院环保署将在民国103年，也就是2014年拟定新燃料油含硫量管制标准，加严锅炉燃油含硫量。所以无论是对于引擎运转的效能维护，或是空气中的污染管控，都证实了油品检测的重要性，也更凸显出X-5000对于油品检测的实用性。尤其是目前各国对于油中硫含量的管制还没有一个共同标准，在世界各地运输的船舶更需要一个可携带式又能快速检验的利器，除了可随时掌握引擎锅炉的运转状态和磨损消耗，更可避免因管制不同而产生的麻烦。在经济不景气与环保意识高涨的当下，XRF便利的油品检测绝对是降低成本、提高效能，以及符合环保的重要功臣。