X-ray螢光-XRF 油品中金屬含量檢測利器-非破壞性元素分析儀

工業社會最重要的動力來源-引擎，尤其是柴油引擎更是最主要的生產運轉機具之一。無論是路上運輸、海上船舶、建築營造與發電設備都與引擎動力緊密相關。而機油或潤滑油品對於引擎來說除了是不可或缺的必要需求，也是運轉效能和判斷磨損消耗的重要依據。
以唯一非由引擎磨損所產生的矽(Si)來說，是導致引擎磨損的主要因素，高含量的矽檢出時，通常也伴隨著其他軸承與活塞等金屬磨損的含量，例如：鐵( Fe)、鉛(Pb)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鋁(Al)等，甚至可以從油中的金屬含量可判斷出是引擎的哪一個部件發生嚴重磨損而需要更換機油，甚至是更換零件，例如：鋁(Al)可能來自活塞或軸承，鉛(Pb)和銅(Cu)也可能來自軸承，鐵(Fe)則是可能來自汽缸襯套與活塞環，而最主要的雜質-矽(Si)主要是來自灰塵，所以可能空氣濾清器的效能已經不足。所以定期的油品檢測分析可以判斷引擎內部機件運轉是否良好之外，也可以建立合理有效的油品成本管理，甚至可建立正確的油品更換保養間隔。

不過機油與潤滑油通常本身就會有添加物，部分是金屬成分，以ASTM-D6481所列舉的管制添加物元素就有磷(P)、硫(S)、鈣(Ca)、鋅(Zn) 。這些油品添加物主要的功能是潤滑引擎中的汽缸、活塞與軸承，部分具延展性的軟性金屬添加物則可在引擎機件運轉時，對於金屬摩擦所產生的刮痕、缺口與縫隙，做表面填補包覆的效果。但是當油品的添加物超標，則對於引擎磨損或環境污染就會有影響，環境污染的部分尤其是硫化合物最為嚴重。
汽柴油品中的硫(Sulfur)成份在燃燒之後產生的二氧化硫(SO2)是空氣污染最主要的幾中污染物之一。當二氧化硫與空氣中的水氣結合就會產生亞硫酸(H2SO3)，亞硫酸就是酸雨的主要成份，對於環境污染影響甚巨。若是二氧化硫(SO2)與空氣中的其他物質產生反應，則有可能產生細小的亞硫酸鹽顆粒和硫酸鹽顆粒，被吸入人體時將會堆積於肺部產生呼吸困難等症狀。但是石油在提煉時本身就含有硫化合物，所以如何降低並管控油品中硫的含量，就成為各國環保議題的重點之一。




由此可知油品檢測不論對於引擎機件或是空氣環境都是非常重要的。早期的油品分析儀器例如：AA原子光譜吸收儀，或是ICP感應耦合電漿質譜儀，雖然廣為使用者所接受，但是分析的前處理耗時費供非常麻煩。尤其是油品本身的檢測取樣非常重要，正確的取樣以避免污染是絕對必須的，因為一點鐵銹或是沙子，都可能破壞了整個檢驗的分析結果。所以如何在繁瑣的取樣過程後縮短檢測的時間，並且更便利的取得初篩結果就成為無法避免的趨勢。
以在美國行之有年的ASTM-D6481(油品添加物分析)與ASTM-D4294(油品中硫含量檢測)之中都說明了XRF是最方便且快速的油品檢測儀器。 XRF對於油品檢測省去了早期AA與ICP的樣品前處理步驟與時間，只需使用經過認證的油中硫含量標準品建立檢量線(以避免基質干擾的影響)做元素濃度分析即可達到油品檢測的結果。臺灣的行政院環保署也在2010年2月6日公告，同年5月15日起實施NIEA A443.74C (石油產品硫含量檢測方法—能量分散式X-射線螢光法)也詳細說明如何使用XRF做油品檢測。 NIEA A443.74C法案中詳載從XRF檢驗法的樣品取樣、標準品製備與保存、檢量線建立、樣品分析，甚至該注意哪些基質效應的干擾都有明確的指示。



所以說雖然XRF可以做油品檢測，但是要能完全符合油品基質的檢量線建立與分析，並不是每一台XRF都能符合的。科邁斯科技所代理的OLYMPUS Innov-X XRF針對油品檢測特別開發出專屬油品添加物和硫含量成份檢測的X-5000正是油品分析的不二之選。除了基本的掌上型XRF檢測功能(土壤、礦物、合金、塑膠)之外，針對油品與液體所特別設計樣品杯，再搭配最大功率10W的類桌上型全包覆式檢測，可輕易測試ppm等級的油中硫含量與油中磨損金屬或添加物。接下來以X-5000對於ASTM-D6481(油品添加物分析)與ASTM-D4294(油品中硫含量檢測)的檢測結果做資料比對，即可看出X-5000對於快速油品分析確實地符合法規標準。

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




ASTM D4294：Standard Test Method for Sulfur in Petroleum and Petroleum Products by EDXRF，下表以美國原廠將常見油品做檢測比對。

X-5000對於油品中添加物金屬元素的檢測下限




目前行政院環保署對於汽柴油的硫含量管控標準為10 mg/kg(ppm)，工廠鍋爐等機具所使用的燃料油(重油)之硫含量管控標準為5000 mg/kg(ppm)。但是在2012年3月19日宣佈將擬定新「燃料油含硫量管制標準」，限制鍋爐燃料油(重油)含硫量從5000 ppm降至3000 ppm，並在2015年逐步實施改善。有消息指出行政院環保署最晚將在民國103年，也就是2014年擬定新燃料油含硫量管制標準，加嚴鍋爐燃油含硫量。所以無論是對於引擎運轉的效能維護，或是空氣中的污染管控，都證實了油品檢測的重要性，也更凸顯出X-5000對於油品檢測的實用性。尤其是目前各國對於油中硫含量的管制還沒有一個共同標準，在世界各地運輸的船舶更需要一個可攜帶式又能快速檢驗的利器，除了可隨時掌握引擎鍋爐的運轉狀態和磨損消耗，更可避免因管制不同而產生的麻煩。在經濟不景氣與環保意識高漲的當下，XRF便利的油品檢測絕對是降低成本、提高效能，以及符合環保的重要功臣。