I  概述

检测发动机冷却液已成为追踪燃气和柴油发动机中液冷过程健康状况的重要工具，冷却液的元素组成为评估其防腐性能和稳定性提供了关键信息。在整个发动机系统中保持有效的冷却性能，将直接关系到发动机的使用寿命。

ICP-OES技术多年来一直被用于检测发动机润滑油，近年来也逐渐应用于发动机冷却液的检测。

本应用使用RADOM等离子体发射光谱仪，按照ASTM D6130标准方法对新冷却液和在用冷却液的元素组成进行检测。通过高通量自动进样系统，优化并加速了样品的提升和清洗流程，从而实现对冷却液添加剂、腐蚀产物和污染物元素的高效多元素分析。

II  实验

仪器

RADOM全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）采用模块化设计，即中阶梯分光检测系统模块、等离子体发生器及进样系统模块。其使用陶瓷环取代传统水冷线圈，射频能量利用率更高，由此形成稳定且高性能的等离子体，具有更好的基体耐受性，尤其适合复杂样品的分析。另外摒弃传统复杂的水冷式RF发生器，创新采用极简风冷式，极大降低售后维修成本。同时无需循环水机，安静节能。小巧且紧凑的结构便于运输及迅速部署，支持现场即时检测。

本应用严格遵循ASTM D6130 Determination of Si and Other Elements in Engine Coolant by Inductively Coupled Plasma – Atomic Emission Spectroscopy电感耦合等离子体发射光谱法测定发动机冷却液中的硅及其他元素方法。由于发动机冷却液是水基样品，RADOM配置了水基样品引入系统，包含：一体式炬管、耐高TDS的同心雾化器、双通道旋流雾室。

测试条件

RADOM等离子体发射光谱仪具体参数设置详见表1。冷却液的组成因其用途不同而可能存在显著差异，这会改变其物理性质，如粘度和表面张力。为确保冷却液样品的一致提升和清洗效果，系统集成ESI公司的4DXCi自动进样器和SampleSense FAST进样阀组件。这种自动进样阀组件能够快速将样品引入样品环，同时通过光学传感器监测样品的到达。样品加载完成后（约3秒），ICP分析将被自动触发，开始采集等离子体的发射光谱信号。分析完成后，系统会自动加载下一个样品，同时清洗雾化器和雾室，为下一次分析做好准备。该配置具有以下优势：

• 快速气体搅拌：样品提升前通过进样针注入气体实现瞬时混匀

• 真空快速进样：将样品加载至光学监控的定量阀环中

• 强化清洗功能：样品阀加载期间同步用溶剂清洗雾化室

表2给出了目标元素和内标钴（Co）波长的具体信息。

标样及样品制备

标样、空白样和样品均按照ASTM D6130方法进行制备。多元素混标使用Inorganic Ventures的水基标准溶液配制。标准曲线使用液和样品空白使用18 MΩ去离子水（DI）和5%乙二醇（w/v, Sigma-Aldrich）制备，具体浓度信息详见表3。需要注意的是，钾通过两条发射线进行交叉校准，因此对每条线进行了中点校准检查，以确保检测期间响应稳定。

30个在用冷却液样品来自当地一家重型设备供应商实验室，并额外采购了两种新冷却液样品。使用中的冷却液样品按1:10（v/v）比例使用去离子水稀释，而浓（新）冷却液样品则按1:20（v/v）比例稀释。

所有标准溶液和样品均添加10 mg/L（ppm）的钴（Co）作为内标。此外，所有溶液中还添加了1%（w/v）的铯（以CsCl形式，Sigma-Aldrich）。铯作为电离缓冲剂，用于消除高钠、钾含量冷却液样品中的基质干扰。钴和铯均事先加入稀释剂中，以简化样品和标准溶液的制备过程。

III  结果与讨论

30个在用冷却液和2个新冷却液样品进行了检测，其中2个在用及1个新冷却液待测元素的浓度差异如图1所示。         

这些冷却液在成分上存在显著差异，其颜色从不同深浅的红色、橙色到绿色不等，如右图所示。通过初步观察，不同冷却液的粘度也有所不同。此外，考察各冷却液样品中元素浓度的分布也具有一定意义，图2展示了32个样本中钾浓度的分布情况。

IV  系统稳定性

由于许多实验室需要检测大量冷却液样品，我们进一步对分析方法的稳定性进行了评估。图3展示了超过5小时的样品分析中质控样的稳定性结果，所有回收率均符合ASTM D6130规定的±5%范围内。

此外，检测在用冷却液时对钴（Co）内标回收率的评估也至关重要，图4展示了内标在校正不同理化性质冷却液的重要性。

V  检出限

RADOM对冷却液的检测能力可通过乙二醇基质的检出限进行评估，通过分析10个空白样品并计算标准偏差的3倍得出。所得结果如表4所示，检出限数值以测量值和实际冷却液中的浓度（10倍稀释）两种形式呈现。

VI  高通量自进样器

在用中的冷却液由于其成分差异，常面临样品残留和交叉污染的问题。选择ESI的 SampleSense FAST自动进样系统的主要目的正是有效避免这些问题。自动阀取样系统能够在清洗样品引入系统的同时加载样品。此外，对于粘度较高的样品（加载速度较慢），系统会主动监测其加载过程。通过使用该技术，清洗效果得到显著改善，从而实现了更快的样品通量和更短的分析时间。图5展示了在分析高含量标准样品后，系统能够迅速将残留冲洗至空白水平的高效性能。

使用传统自动进样器时，样品通量为每个样品125秒。而采用ESI SampleSense FAST自动进样系统后，该时间显著减少至每个样品71秒，样品通量提升了43%，同时清洗性能也得到了显著提升。

VII  结论

RADOM等离子体发射光谱仪能够遵循ASTM D6130标准方法对在用冷却液和新冷却液进行高通量分析，该系统的高基质耐受性结合内标校正的适当应用，为这些冷却液提供了稳定和准确的监测。

ESI SampleSense FAST自动进样系统的利用确保了不同粘度的冷却液样品均得到优化的样品加载时间监控，同时也增强了样品清洗过程，实现了每个样品平均71秒的分析时间。

• 全谱直读ICP发射光谱仪

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