紫外分光光度法快速測定廢水中油含量的研究

朱 丹，孫世艷，廖紹華，田春梅

（大理學(xué)院農(nóng)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院，云南大理 671003）

長期以來在水質(zhì)監(jiān)測中，油類是一項重要的監(jiān)測項目，這是因為水中的油浮在水面，會影響水體與大氣間的養(yǎng)氣交換，而分散于水中以及吸附于懸浮顆粒上或以乳化狀態(tài)存在于水中的油易被微生物氧化分解，并將消耗水中的溶解氧，從而導(dǎo)致水質(zhì)惡化。此外，礦物油類中所含芳烴類雖然較烷烴類少得多，但其毒性要大得多，對水環(huán)境和人體健康有很大危害〔1-2〕。因此，監(jiān)測水體中油的污染程度已成為水環(huán)境保護(hù)的重要工作。由于廢水中油的成分比較復(fù)雜，無法用單一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對照，此外不同地區(qū)、不同行業(yè)所產(chǎn)生的廢水中的油類也不相同，不能以同種油標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析測定，因此，廢水中油類物質(zhì)含量的測定問題是環(huán)境分析化學(xué)中一個古老、重要而又困難的問題〔3〕。

目前，對水質(zhì)石油類和動植物油的國標(biāo)測定多采用紅外分光光度法，該方法測定結(jié)果重現(xiàn)性好，準(zhǔn)確度高，但是所需儀器“紅外分光光度計”價格昂貴，萃取過程繁瑣、萃取劑毒性大、有時準(zhǔn)確度偏低等問題〔4〕。而且該標(biāo)準(zhǔn)方法相對比較復(fù)雜，不能適應(yīng)快速測定的要求。當(dāng)前餐飲業(yè)迅速發(fā)展，動植物油的測定成為經(jīng)常性測定項目，尋找一種快速、準(zhǔn)確的測定方法是成為水質(zhì)監(jiān)測中的迫切需求〔5-6〕。

本文利用紫外分光光度計測定已知濃度的含油污水水樣中石油類和動植物類油的方法，研究了不同油類對同一波長紫外吸收情況的差異，篩選出合適的萃取劑，以尋求提高實驗室分析的準(zhǔn)確度和精密度的分析步驟。

1 材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1 試驗儀器 紫外可見分光光度計；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器；電子天平；磁力攪拌器；分液漏斗；玻璃砂芯漏斗等。

1.1.2 試驗試劑 四氯化碳；正己烷；石油醚；硫酸；無水硫酸鈉（300℃烘1 h后備用）；硅酸鎂（300℃烘2 h后備用）。以上試劑均為分析純。

1.2試驗方法紫外分光光度法測定水中的油，是基于油中含有帶有的共軛雙鍵和苯環(huán)的芳香族化合物在紫外區(qū)有特征吸收為基礎(chǔ)，通過測定具有共軛雙鍵結(jié)構(gòu)的物質(zhì)的含量來確定環(huán)境水樣中油的含量〔7-8〕。廢水中油含量可通過郎伯-比爾光吸收定律計算得出：

其中，A為吸光度；k為吸光系數(shù)；b為光程；c為濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1萃取劑的篩選萃取劑是用來從水樣中提取油的溶劑，提取能力越強的溶劑，標(biāo)樣測試的回收率則越高〔9-10〕。對于油類的測定，一般選用乙醚、石油醚、四氯化碳、正己烷等作為萃取劑。由于紫外分光光度法中用于測定的溶劑其測試波長處的透光率必須≥80%，而一般市售乙醚，由于帶有芳烴，含有雜質(zhì)，透光率遠(yuǎn)不及測定要求。因此以水作為參比，只測定正己烷，四氯化碳，石油醚在190～500 nm范圍內(nèi)的透光曲線。測定結(jié)果見圖1。通過透光曲線可以發(fā)現(xiàn)石油醚、正己烷、四氯化碳由于帶有芳烴或含有雜質(zhì)，在200 nm內(nèi)透光率都達(dá)不到測定要求。另外，由于四氯化碳毒性較大，因此為了提高透光率，只將正己烷與石油醚進(jìn)行磺化、蒸餾及重蒸后再次做透光曲線。重蒸后的正己烷和石油醚純度進(jìn)一步提高，且正己烷透光度相對較高，測試波長處的透光值≥80%，因此選擇正己烷作為萃取溶劑。該試驗結(jié)果與萬楚筠等人研究結(jié)果相同〔11〕。

圖1 萃取劑在紫外區(qū)的透光曲線

2.2樣品油溶液測定波長的確定與標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制為了確定不同油的正己烷溶液最大吸收波長和吸光系數(shù)，選取菜籽油、花生油、調(diào)和油、黑芝麻油等常用植物油和0＃柴油為試驗對象，繪制掃描曲線。試驗結(jié)果見圖2-3。

從試驗結(jié)果可以看出：菜籽油、花生油、調(diào)和油和黑芝麻油等植物油為脂肪酸甘油酯復(fù)雜混合物，屬于極性物質(zhì)〔12〕，其最大吸收波長位于195 nm附近；0#柴油則分別在193 nm和227 nm處有2個吸收峰。因此，為了避免將195 nm作為測定波長時植物油與礦物油所產(chǎn)生的相互干擾，在測定植物油時可以先測出總含油量，然后采用227 nm作為測試波長，測定柴油等礦物油的含量，兩者之差即是植物油的含量。此外，考慮到國產(chǎn)紫外分光光度計的波長范圍（如751或752型分光光度計），并綜合考慮正己烷提純后的透光率，因此將205 nm作為廢水中油類物質(zhì)的測試波長。

圖2 植物油的正己烷溶液在190～200 nm間的波長掃描圖

圖3 0#柴油和黑芝麻油在紫外區(qū)的吸收圖

在確定測定波長后，分別于205 nm、227 nm處繪制植物油與柴油標(biāo)準(zhǔn)曲線，并計算線性方程，結(jié)果見表1。從線性方程可以看出菜籽油、花生油、調(diào)和油的正己烷溶液濃度在0～50 mg/L，0#柴油的正己烷溶液濃度在0～25 mg/L時，吸光值與對應(yīng)的油濃度符合朗伯-比爾定律。

表1 不同油的標(biāo)準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)

2.3紫外法的準(zhǔn)確度、精密度實驗為了驗證本方法的準(zhǔn)確度和精密度，取已知濃度的菜籽油，配成已知濃度的含油污水，使用正己烷作為萃取劑，試驗結(jié)果見表2。從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，紫外法測污水中油含量準(zhǔn)確度高，相對誤差不超過5%，變異系數(shù)不超過0.7%。

表2 紫外法準(zhǔn)確度與精密度實驗數(shù)據(jù)

2.4紫外法與紅外法對比試驗為了驗證紫外分光光度法測定含油廢水的可行性，試驗采用某學(xué)?；刈迨程玫奈鬯鳛閷嶒炗盟畼?，分別采用紅外法與紫外法測定廢水中的含油量。由于該食堂用油主要為菜籽油，故用紫外測定水樣時采用菜籽油標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行計算。測定結(jié)果見表3。試驗結(jié)果證明：紫外分光光度法測定廢水中的油含量，方法可行，結(jié)果可靠。

表3 紫外法與紅外法對比實驗數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

本試驗對應(yīng)用紫外分光光度法測定水中油含量進(jìn)行了研究。通過透光率對萃取劑進(jìn)行篩選，最終確定以正己烷作為萃取劑，并以205 nm和227 nm分別作為植物油和礦物油的測定波長。通過對精密度與準(zhǔn)確度試驗發(fā)現(xiàn)：以紫外分光光度法測定水中油含量，準(zhǔn)確度及精密度均較高。在與紅外法測定實際樣品油含量的試驗發(fā)現(xiàn)兩種方法并無顯著性差異。因此，用紫外分光光度法測定廢水中油含量具有快速、簡便的優(yōu)點，測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

〔1〕國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法〔M〕.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

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