紅外測(cè)油儀對(duì)水體中油份的測(cè)定

田金鳳

(遼寧省本溪水文局，遼寧 本溪117000)

油類物質(zhì)對(duì)水體的污染是全球關(guān)注的問(wèn)題，國(guó)家將化學(xué)需氧量、二氧化硫、煙塵、工業(yè)粉塵、石油類、氰化物、砷、汞、鉛、鎘、六價(jià)鉻、工業(yè)固體廢物等12種主要污染物列為重點(diǎn)總量控制指標(biāo)，油在八項(xiàng)水質(zhì)污染物中也僅排在化學(xué)需氧量之后。水體中油類物質(zhì)的測(cè)定是一個(gè)重要而又復(fù)雜的問(wèn)題，油類物質(zhì)的測(cè)定方法在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有統(tǒng)一，各方法間也沒(méi)有可比性。以前用以測(cè)定油的方法有:重量法，比重瓶法，比濁(變換溶劑)法，氣相色譜法，電阻法，熱解法，紫外分光光度法(225 nm、254 nm)，熒光法，非分散紅外法，三波數(shù)紅外分光光度法等。

輕質(zhì)油易揮發(fā)，而重量法檢測(cè)流程長(zhǎng)，并且重量法只能測(cè)定10 mg/L以上的油類物質(zhì)，所以此方法不適宜測(cè)定水中的油;紫外法和熒光法不能測(cè)定以甲基、亞甲基方式存在的油，只能測(cè)定以芳烴形式存在的油;非分散紅外法只能測(cè)定以甲基、亞甲基方式存在的油，不能測(cè)定以芳烴形式存在的油;較之以上方法，紅外分光光度法不但考慮了亞甲基基團(tuán)中C－H鍵的伸縮振動(dòng)，甲基基團(tuán)的C－H鍵的伸縮振動(dòng)，也考慮了同芳香環(huán)中C－H鍵的伸縮振動(dòng)，此方法測(cè)油準(zhǔn)確、可比，而且油標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)易制備。所以我們這里主要研究的是紅外測(cè)油儀對(duì)水體中油份的測(cè)定。本文以O(shè)IL480型紅外測(cè)油儀為例。

紅外測(cè)油儀除了具有紅外分光光度法功能外，同時(shí)具有非分散紅外光度法的功能?？捎糜诘乇硭?、地下水、生活污水、工業(yè)廢水中的礦物油和動(dòng)植物油的檢測(cè)，針對(duì)于水體中油類物質(zhì)的測(cè)定，主要采用的是HJ637－2012環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

1 基本工作原理

1.1 定性分析

一定頻率的紅外線經(jīng)過(guò)分子時(shí)，如果分子中某一個(gè)鍵的振動(dòng)頻率和它一樣，這個(gè)鍵就吸收紅外線而增加能量，振動(dòng)就會(huì)加強(qiáng);如果分子中沒(méi)有同樣頻率的鍵紅外線就不會(huì)被吸收。若連續(xù)改變紅外線的頻率照射樣品時(shí)，則能過(guò)樣品吸收池的紅外線，有些區(qū)域較強(qiáng)，有些區(qū)域較弱，從而產(chǎn)生了紅外吸收光譜。

1.2 定量分析

當(dāng)某單色光譜通過(guò)被測(cè)溶液時(shí)，其能量就會(huì)被吸收。光強(qiáng)被吸收的強(qiáng)弱與被測(cè)物質(zhì)的濃度成比例。即符合比爾定律:

石油類物質(zhì)含量的測(cè)定，根據(jù)石油類(ISO)濃度計(jì)算公式:

其中 A2930，A2960，A3030是不同波數(shù)下的吸光度;X，Y，Z，F(xiàn)是校正系數(shù)。

1.3 分析方法原理

用四氯化碳萃取樣品中的油類物質(zhì)，測(cè)定總油，然后將萃取液用硅酸鎂吸附，除去動(dòng)植物油類等極性物質(zhì)后，測(cè)定石油類。其差值為動(dòng)植物油類濃度。

2 儀器組成

2.1 光學(xué)系統(tǒng)

1)光源;

2)反射鏡;

3)比色皿池;

4)光柵;

5)檢測(cè)器。

2.2 主機(jī)電氣系統(tǒng)

1)調(diào)制光源電路;

2)步進(jìn)電機(jī)波長(zhǎng)控制電路;

3)波長(zhǎng)定位電路;

4)前置放大電路。

2.3 微機(jī)控制數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

1)模/數(shù)轉(zhuǎn)換;

2)儀器分析參數(shù)設(shè)定;

3)標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定;

4)未知樣品分析;

5)分析結(jié)果處理。

2.4 儀器主要參數(shù)

波數(shù)范圍:2 491～4 167 nm;

吸光度范圍:透過(guò)率100～1%T;

基本測(cè)量范圍:0.0～800 mg/L;

最低檢出濃度:0.000 8 mg/L(水樣中油濃度);

最大測(cè)量濃度:100%油;

掃描速度:紅外分光光度法:30～60秒 /次(掃描波長(zhǎng)范圍可設(shè));

非分散紅外光度法:2秒/次

3 樣品的采集與前處理

3.1 樣品的采集

樣品采集時(shí)要選用500 ml或者1 000 ml的玻璃容器，樣品采集后應(yīng)該加鹽酸酸化至pH值≤2，如果不能保證在24 h內(nèi)分析，則應(yīng)該在2℃ ～5℃下冷藏保存，并在3 d內(nèi)分析。

3.2 樣品的前處理

將樣品全部轉(zhuǎn)至2 000 ml的分液漏斗，并將清洗樣品容器所用的25 ml四氯化碳也全部轉(zhuǎn)至分液漏斗中進(jìn)行3 min萃取，靜置分層后，將下層液體通過(guò)烘干后的3 g無(wú)水硫酸鈉吸附，處理后的樣品可直接進(jìn)行總油的測(cè)定。將測(cè)定后的樣品收集，再通過(guò)烘干后的3g硅酸鎂吸附，此樣品測(cè)定的是石油類。

4 儀器操作及注意事項(xiàng)

4.1 儀器操作

接好數(shù)據(jù)線和電源線，打開(kāi)主機(jī)電源使儀器預(yù)熱20 min，雙擊OIL480ForWater，儀器連接成功后，會(huì)自動(dòng)彈出以下頁(yè)面(見(jiàn)圖1)。

圖1 OIL480紅外測(cè)油儀操作界面圖

在該頁(yè)面設(shè)置下拉菜單中先對(duì)儀器參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，然后用40～60 mg/L的油標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)儀器進(jìn)行基準(zhǔn)校準(zhǔn)，一般在出廠前基準(zhǔn)波長(zhǎng)都調(diào)準(zhǔn)好的，這個(gè)值基本不變。在此對(duì)話框中，樣品名稱、測(cè)試人員、溶劑定容體積、水樣體積、萃取液稀釋倍數(shù)等項(xiàng)都是可以根據(jù)測(cè)試要求更改的。需要注意的是，每次重新開(kāi)機(jī)測(cè)試樣品前都要首先進(jìn)行空白測(cè)試，空白測(cè)試的測(cè)試次數(shù)一般選擇3次，而在標(biāo)樣測(cè)試和樣品測(cè)試時(shí)一般測(cè)試次數(shù)選擇2次。將盛有樣品的比色皿置于比色皿池中，點(diǎn)擊開(kāi)始鍵后，儀器掃描并自動(dòng)計(jì)算出樣品中油的濃度。

樣品測(cè)試結(jié)束后可以在數(shù)據(jù)管理下拉菜單中的報(bào)表輸出對(duì)話框里選擇所需測(cè)試結(jié)果，該測(cè)試結(jié)果導(dǎo)出后可將數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化成Excel文檔，方便后期對(duì)數(shù)據(jù)的整理及打印。

4.2 注意事項(xiàng)

(1)測(cè)試所用的四氯化碳溶劑毒性較大，所有操作應(yīng)該在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行。

(2)進(jìn)行空白測(cè)試時(shí)，所用的試劑為四氯化碳。

(3)整個(gè)測(cè)試過(guò)程中所用的萃取液及溶劑均為四氯化碳，所以在樣品測(cè)量時(shí)，要避免水分的混入，以免影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

(4)測(cè)試過(guò)程中盡量避免電壓不穩(wěn)及電磁場(chǎng)干擾，否則信號(hào)易出現(xiàn)偏移，吸收峰波動(dòng)也會(huì)隨之變得極不穩(wěn)定。

(5)該儀器沒(méi)有自動(dòng)進(jìn)樣裝置，所以在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)系列配置過(guò)程中要事先配制好各標(biāo)樣濃度點(diǎn)，然后分點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。

(6)判斷曲線的線性關(guān)系時(shí)，如果其數(shù)值未達(dá)到3個(gè)9以上，則該曲線不可用，應(yīng)該重新配制標(biāo)樣。

5 測(cè)定數(shù)據(jù)的對(duì)比分析

選用2012－2014年所測(cè)試的三個(gè)不同量級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)數(shù)據(jù)與其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和不確定度進(jìn)行比對(duì)。

表1 不同量級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)數(shù)據(jù)對(duì)照表

其中 BX2012BY041201 的標(biāo)準(zhǔn)值為 45.0 μg/ml，不確定度為 2.6 μg/ml;BX2013BY060701 的標(biāo)準(zhǔn)值為 90.2 μg/ml，不確定度為 4.2 μg/ml;BX2014BY010701的標(biāo)準(zhǔn)值為 26.4 μg/ml，不確定度為 1.3 μg/ml，可見(jiàn)不同時(shí)間選用不同的曲線，不同的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)儀器進(jìn)行測(cè)試，所測(cè)得的結(jié)果均在允許范圍內(nèi)，符合質(zhì)量控制要求，其結(jié)果是可信、可用的。

6 結(jié)語(yǔ)

紅外測(cè)油儀是現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外比較先進(jìn)的測(cè)量水中動(dòng)植物油和石油的儀器，紅外測(cè)油儀具有技術(shù)先進(jìn)、操作簡(jiǎn)便、方便快捷和結(jié)果準(zhǔn)確可靠的特點(diǎn)，可向廣大基層監(jiān)測(cè)工作人員推薦。本文以作者實(shí)際工作的經(jīng)驗(yàn)，介紹了紅外測(cè)油儀的工作原理、操作步驟和注意事項(xiàng)，簡(jiǎn)單的介紹了紅外分光光度法，紅外分光光度法是從非分散紅外光度法中改進(jìn)的一種油類測(cè)定方法，具有精度和準(zhǔn)確性高，結(jié)果穩(wěn)定和時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，并配有自動(dòng)萃取裝置情況下，對(duì)大批水樣的油份分析能快速進(jìn)行，值得推廣應(yīng)用。并且紅外法試劑用量少，檢測(cè)過(guò)程不用加熱，克服了重量法蒸發(fā)皿容易破裂等安全隱患，并防止四氯化碳蒸發(fā)所造成的環(huán)境污染，對(duì)環(huán)境保護(hù)有利。希望可以為剛剛接觸本儀器的工作人員提供實(shí)際幫助，大大簡(jiǎn)化和縮短初學(xué)者的入門過(guò)程。

［1］曹威魏.卓立康.瑩水中礦物油和動(dòng)植物油測(cè)定方法探討［J］.環(huán)境保護(hù)科學(xué).2003，29(118):30－31.

［2］HJ637－2012水質(zhì).石油類和動(dòng)植物油的測(cè)定.