非分散紅外法測定廢水中石油類物質(zhì)的影響因素探討

何 晨 ，劉學(xué)蕊 ，馬少華，習 麗

（1.長慶油田公司 第一采氣廠，陜西 榆林 718500；2.陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710300；3.西安瑞杰油田物資實業(yè)開發(fā)有限公司，陜西 西安 717500）

環(huán)境水中石油類是反映環(huán)境水質(zhì)質(zhì)量的一個重要指標，它同pH值、COD、甲醇及水中懸浮物等指標對于廢水處理效果的控制及對排放或回注水水質(zhì)的評價具有重要的作用。石油類物質(zhì)漂浮于水體表面，影響空氣與水體界面氧的交換。分散于水中以及吸附于懸浮微粒上或以乳化狀態(tài)存在于水中的油，它們被微生物氧化分解，消耗水中的溶解氧，使水質(zhì)惡化。

水中石油類物質(zhì)的測定工作是環(huán)境監(jiān)測中一項重要而又有一定困難的工作，分析石油類物質(zhì)含量的方法很多，如：紅外分光光度法、紫外分光光度法、熒光分析法、振蕩吸附法、非分散紅外法等。其中，非分散紅外法以其靈敏度高、測量范圍寬、測定結(jié)果可比性好等優(yōu)點而成為測量水中石油類最有效的方法。

1 實驗部分

1.1 原理

非分散紅外法是利用石油類物質(zhì)的甲基（-CH3）、亞甲基（-CH2-），即 C-H 鍵自身化合物的一個特征，在近紅外區(qū)3.4～3.5μm波長處有特征吸收作為測定水樣中含油量的基礎(chǔ)。不同的油（植物油、動物油、礦物油等）在這一波長范圍內(nèi)有同樣的靈敏度，由光能吸收與樣品中的油濃度成正比的關(guān)系進行油份濃度的定量。

1.2 儀器、原料及試劑

OCMA-350型非分散紅外測油儀（日本島津）；電熱恒溫鼓風干燥箱；250mL梨形分液漏斗（聚四氟乙烯活塞）；硬質(zhì)玻璃硼酸細口采樣瓶。

實驗原料為含石油類的廢水水樣、2008年由國家標準物質(zhì)研究中心研制的編號為205935和205936的石油類標準物質(zhì)，石油類含量分別為30.3mg·L-1（不確定度為±1.7），71.3mg·L-1（不確定度為±4.3）標準物質(zhì)。實驗試劑有萃取劑S-316（六氟四氯丁烷）、50%HCl、無水 Na2SO4、NaCl、活性炭粉末。

1.3 實驗方法

1.3.1 步驟 本實驗所采用的方法取自中華人民共和國國家標準《水質(zhì)石油類和動植物油測定非分散紅外光度法》（GB/T16488-1996）。具體步驟如下：取水樣于分液漏斗中→用HCl調(diào)到pH值≤2→加入少量NaCl顆粒破乳→萃取、振蕩，靜置分層→用無水Na2SO4過濾→比色→讀數(shù)、記錄→計算。

1.3.2 計算 樣品中油份濃度的計算公式為：

式中 C：水樣中含油量，mg·L-1；C0：儀器顯示讀數(shù)，mg·L-1；V0：萃取劑加入體積，mL；VW：水樣體積，mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 化學(xué)藥品的干擾

將無水Na2SO4和NaCl放入高溫爐內(nèi)在300℃下烘2h，裝入磨口瓶中備用。

分析過程中取石油類標準樣品20mL，取20mL的S-316萃取，充分振蕩后經(jīng)無水Na2SO4過濾，濾液用分析儀器進行測定。

實驗取水樣1、水樣2和水樣3作為實驗樣品進行分析，比較經(jīng)過干燥處理的藥品和未處理的藥品，進行對比分析，結(jié)果見表1。

表1 藥品未進行處理和處理后的分析結(jié)果Tab.1 Analysis consequences of treated and untreated chemicals

從表1數(shù)據(jù)來看，藥品經(jīng)過處理后分析結(jié)果降低了很多（5～10），為了進一步證實化學(xué)藥品的影響，我們又采用了標準樣品進行分析，分析結(jié)果見表2。

表2 藥品經(jīng)處理后的分析結(jié)果Tab.2 Analysis consequences of treated chemicals

實驗結(jié)果（表1）說明，經(jīng)300℃烘干2h后的化學(xué)藥品使用后分析的最大偏差8.3%，最小偏差0.1%，比先前進行的實驗室比對來說，誤差在逐漸縮小，而且誤差相差不大。

2.2 萃取液過濾方式的影響

濾紙吸收水分和吸附性較強。在實驗的過程中發(fā)現(xiàn)使用的濾紙都是放置在空氣中的濾紙，含水且很有可能有機物吸附在濾紙中，所以使用烘干后的濾紙十分有必要。為此我們將濾紙放在真空干燥箱內(nèi)在110℃烘1h后，放在干燥皿中備用。

沙芯漏斗的特點是，孔眼分布均勻，根據(jù)資料顯示，使用沙芯漏斗也可以減少操作的誤差，所以我們將烘干的沙芯漏斗和烘干的濾紙對標準樣品和同一批次水樣進行試驗，試驗結(jié)果如下。

分析過程中取石油類標準樣品20mL，取20mL的S-316萃取，充分振蕩后經(jīng)烘干的無水Na2SO4過濾，濾液用分析儀器進行測定，結(jié)果見表3。

表3 幾種過濾方式的分析結(jié)果比較Tab.3 Compared analysis consequences of different filtration

2.3 儀器開機時間過長的影響

儀器使用說明書上要求，開機時間不得過長（一般不能超過2h），且對于更換不同批號的溶劑、電源關(guān)閉一周以上、儀器通電時間超過4h等情況，測量前必須對儀器進行零校準和滿刻度校準，否則會影響儀器的精度，增大測量誤差。對于儀器本身來說，其原理是利用特定物質(zhì)的紅外吸收來進行測量的。儀器開機時間越長，測量室的溫度就越高，對紅外吸收的影響也就越大。

實驗以儀器剛穩(wěn)定為零點開始計時，同時對儀器進行零校準，然后記錄在不同等候時間下零標準液的測量值。

表4 開機時間對測定結(jié)果的影響Tab.4 Influence of uptime on determine consequences

圖1 測定結(jié)果隨開機時間的影響趨勢圖Fig.1 Trend chart on the influence of uptime on determine consequences

2.4 待測水樣的干擾

在測定部分水樣時，有時會遇到萃取分離后的水樣仍渾濁、粘稠，無法過濾的現(xiàn)象，對于此種情況的萃取液，不能直接放入儀器進行測量，必須進行相應(yīng)的處理。解決辦法有以下幾種，即可以采取增加萃取劑的用量、改變?nèi)芤旱乃釅A度、加大NaCl的投入量或降低萃取振蕩的劇烈程度等來破壞這種粘稠現(xiàn)象。

具體在測量過程中，增大萃取劑的體積可以稀釋水樣，或增大HCl的加入量以保證水樣被完全酸化。當降低萃取振蕩的劇烈程度時，發(fā)現(xiàn)也有一定影響，認為原因可能有兩點：（1）水樣中被萃取的油類物質(zhì)與水樣比重接近，劇烈振蕩時混在一起后不易分層；（2）水和水中的油之間，羥基和羧基產(chǎn)生氫鍵作用，劇烈振蕩后形成了水包油的乳化狀態(tài)。因此，根據(jù)鹽析原理，在發(fā)生萃取后的水樣仍粘稠無法過濾這種情況時，可先放掉水相，在乳濁液中加入NaCl水溶液，再次振蕩，靜置，即可過濾。

3 結(jié)論

（1）化學(xué)藥品對石油類分析影響較大。我們在實驗前必須對其進行烘干、密封等處理，從而消除有機物使藥品干燥、無污染，這樣可以保證分析結(jié)果有較高的準確率和較好的重復(fù)性。

（2）烘干的砂芯漏斗和烘干的濾紙在分析結(jié)果上沒有大的差別，但是測定過程中的穩(wěn)定性要好于未烘干的濾紙。鑒于濾紙在使用方面更加方便，所以使用烘干的濾紙作為過濾介質(zhì)還是比較好的。

（3）分析儀器開機時間不得過長（一般不能超過2h），且必須進行開機校準。

［1］莊昌偉，王克云，張同亮，等.使用OCMA-350非分散紅外測油儀測量水或廢水中石油類的探討［J］.四川環(huán)境，2001，20（1）:70-72.

［2］何志慧.OCMA350非分散紅外線測油儀在污水石油類分析中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代科學(xué)儀器，2001，（2）:65-66.

［3］梁書苓，謝如慧，李軍，等.非分散紅外法測定污水中石油類的難點及解決方法［J］.油氣田環(huán)境保護，2004，11（1）:39-41.