紅外分光光度法測(cè)定水中石油類影響因素及改進(jìn)方法探討

張晗

摘 ? 要：紅外分光光度法作為石油類測(cè)定的常用方法，受到多種因素影響，影響測(cè)定準(zhǔn)確性。基于此，本文先對(duì)影響因素進(jìn)行分析，然后提出改進(jìn)方法。以期通過(guò)加強(qiáng)測(cè)定試驗(yàn)過(guò)程的控制，提高測(cè)定精準(zhǔn)性，從而輔助環(huán)境管理工作，改善我國(guó)生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：紅外分光光度法 ?水中石油類 ?影響因素 ?改進(jìn)方法

中圖分類號(hào)：X832 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）02（c）-0041-02

石油類是低毒物質(zhì)，高濃度石油類嚴(yán)重威脅人體健康。如今石油被大量開(kāi)發(fā)，車輛保有量明顯增加，地下輸油管的建設(shè)逐漸完善，造成石油類威脅水資源的安全性和質(zhì)量，促使我國(guó)更加重視石油類污染的管理。紅外分光光度法是使用四氯乙烯進(jìn)行油類物質(zhì)的萃取，使用無(wú)水硫酸鈉對(duì)萃取液吸附，經(jīng)過(guò)動(dòng)植物油去除后，對(duì)石油類進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算油類濃度，常用于環(huán)境監(jiān)測(cè)中。

1 ?紅外分光光度法測(cè)定水中石油類的影響因素

1.1 器皿清潔度

經(jīng)過(guò)多年操作經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，器皿清潔度對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生直接影響，為保證器皿清潔度，要減少四氯乙烯的用量。清潔時(shí)要使用蒸餾水進(jìn)行徹底沖洗，干燥后使用四氯乙烯沖洗，保證器皿清潔，避免影響到試驗(yàn)結(jié)果。為了保證器皿清潔度，要將洗滌器皿的四氯乙烯放入石英比色皿中，形成空白平臺(tái)，經(jīng)過(guò)掃描之后觀察圖形，若沒(méi)有出現(xiàn)銳鋒，代表器皿達(dá)到清潔度要求。

1.2 樣品采集質(zhì)量

石油類樣品采集主要使用玻璃瓶完成，切忌使用塑料瓶，以免石油類掛壁。采集樣品需要將玻璃瓶放入水面下20～50cm，避免油膜影響樣品。不能使用水清潔采樣瓶。采集樣品作為影響試驗(yàn)精準(zhǔn)度的主要原因，采集樣品要嚴(yán)格依據(jù)采樣規(guī)程，以免出現(xiàn)人為原因造成失誤。

1.3 選擇萃取劑

四氯乙烯作為主要萃取劑，對(duì)于萃取劑純度要求較高，市場(chǎng)上已經(jīng)生產(chǎn)出專用測(cè)油萃取劑，若沒(méi)有采購(gòu)到合適萃取劑，可以通過(guò)酸化、蒸餾等方法進(jìn)行提純。為避免提純過(guò)程中會(huì)加入其它雜質(zhì)，要先對(duì)四氯乙烯進(jìn)行蒸餾，然后使用活性炭吸附，對(duì)四氯乙烯進(jìn)行精制，提高四氯乙烯質(zhì)量水平[1]。另外為了避免四氯乙烯影響環(huán)境，且試驗(yàn)過(guò)程中威脅人體健康，必須要加強(qiáng)對(duì)四氯乙烯和氯氣的收集，減輕人體吸入傷害，并加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)管，實(shí)驗(yàn)室溫度過(guò)低，會(huì)引發(fā)石油類凝固，造成測(cè)定結(jié)果偏低，降低測(cè)定結(jié)果精準(zhǔn)性。

2 ?紅外分光光度法測(cè)定水中石油類的改進(jìn)方法

2.1 洗滌器皿

器皿潔凈度對(duì)于測(cè)定精準(zhǔn)度有著直接影響，紅外測(cè)油儀的操作規(guī)范中明確規(guī)定，要使用四氯乙烯洗滌玻璃器皿，這種方式可以規(guī)定四氯乙烯用量，解決洗滌大號(hào)器皿困難的，采取紅外分光光度法測(cè)定石油類對(duì)于器皿清潔度要求高，可通過(guò)分液漏斗以及計(jì)算容量數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.1.1 洗滌分液漏斗

在分液漏斗中添加鹽酸和四氯乙烯，按照1：5的比例，共100mL。進(jìn)行2min振蕩后靜置，出現(xiàn)分層后采集四氯乙烯。添加20mL四氯乙烯后重復(fù)振蕩。倒出酸液，使用清水進(jìn)行洗滌，直到清水可以均勻在漏洞壁滑落，最后使用蒸餾水清潔器皿。采集四氯乙烯用于檢驗(yàn)洗滌質(zhì)量，得到的四氯乙烯達(dá)到測(cè)油標(biāo)準(zhǔn)，可驗(yàn)證洗滌質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。若四氯乙烯沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，還需要按照上述步驟進(jìn)行再次洗滌。

2.1.2 洗滌砂心漏斗和容量瓶

洗滌漏斗要使用10mL四氯乙烯，經(jīng)過(guò)2～3次重復(fù)洗滌，洗滌效果要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方式進(jìn)行檢測(cè)。

2.1.3 檢測(cè)方法

使用紅外光測(cè)油儀進(jìn)行測(cè)定。最后一次洗滌得到四氯乙烯溶液后，將其放置在石英比色的容器中，讓儀器歸零，進(jìn)行掃描。得到的掃描圖譜不能出現(xiàn)銳鋒，出現(xiàn)銳鋒還需要多次清洗。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，該方法能夠短時(shí)內(nèi)完成水樣測(cè)定，操作相對(duì)便捷。

2.2 采集樣品

單一測(cè)定溶解性油類，需要避開(kāi)表面油膜。一般情況下水表面之下20～50cm范圍之內(nèi)即可避開(kāi)。收集油膜要考慮到水深和面積。水中油類影響溶解態(tài)油，我國(guó)地表水環(huán)境質(zhì)量管理并沒(méi)有分化處理浮油和溶解態(tài)油。環(huán)境檢測(cè)的主要困境在于當(dāng)前對(duì)于污染現(xiàn)狀的了解不夠深入，還需掌握浮油對(duì)于環(huán)境造成的污染。對(duì)地表水采樣期間使用10mm網(wǎng)眼，會(huì)破壞表面油膜，要使用直立式采水器，在采水器內(nèi)安裝魄力材質(zhì)容器，在水下50mm深度中放置。采水期間提高速度，即將達(dá)到水面時(shí)，可以去掉浮油。采樣污染源時(shí)，需要在測(cè)流堰混合區(qū)50mm位置上設(shè)置樣品。在下方混合區(qū)其他區(qū)域中，增加水躍，在排口位置上展開(kāi)采樣。

2.3 保存樣品

水樣測(cè)定要在采樣后24h才能進(jìn)行，采樣添加酸度值不超過(guò)2的鹽酸。值得注意的是水樣保存的溫度不能超過(guò)2℃～5℃范圍之中。

2.3.1 未嚴(yán)重乳化水樣處理

在處理未嚴(yán)重乳化的水樣時(shí)，分配分液漏斗水樣，要添加低于酸度值2的鹽酸，然后使用四氯乙烯洗滌，四氯乙烯用量要達(dá)到20mL?；旌?0g氯化鈉后，進(jìn)行2min實(shí)驗(yàn)，要注意排氣控制，將分液漏斗平穩(wěn)放置。過(guò)一會(huì)要?jiǎng)冸x四氯乙烯，使用其他容器裝好。重復(fù)使用四氯乙烯20mL進(jìn)行試驗(yàn)，從而有效稀釋，當(dāng)稀釋到一定標(biāo)準(zhǔn)后均勻晃動(dòng)完成。從視覺(jué)上，容器內(nèi)出現(xiàn)少量晶體，代表容器內(nèi)含有水分，要添加烘干后的無(wú)水硫酸鈉[2]。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，能夠充分減少四氯乙烯和空氣的接觸，從而減少四氯乙烯出現(xiàn)的揮發(fā)，將硫酸鈉的損失控制到最低。操作人員也減少和四氯乙烯接觸的時(shí)間，有效提高試驗(yàn)精準(zhǔn)性。

2.3.2 嚴(yán)重乳化水樣處理

若水樣經(jīng)過(guò)嚴(yán)重乳化，振蕩分液漏斗后，要分開(kāi)放置水樣，分層界面明顯，水腫植物油含量多時(shí)，會(huì)產(chǎn)生乳化問(wèn)題，能夠得到乳化層，再分離四氯乙烯和水很難實(shí)現(xiàn)，增加了測(cè)定難度。一般情況下，添加電解質(zhì)破乳，如添加氯化鈉后，經(jīng)過(guò)鹽析可以促進(jìn)分層，延長(zhǎng)靜置時(shí)間。使用乙醇操作，乳化現(xiàn)象不嚴(yán)重時(shí)，能夠讓地表水石油類的測(cè)定取得良好的效果，水中石油類含有大量動(dòng)植物油脂時(shí)，這種處理方法很難達(dá)到理想的效果。因此在動(dòng)植物油含量較多的情況下，可使用乙醇測(cè)定。測(cè)定過(guò)程中，紅外測(cè)油會(huì)吸收兩種因素，影響石油類的正常測(cè)定。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，得出：將水樣導(dǎo)入分液漏斗后，添加四氯乙烯展開(kāi)第一次采取，經(jīng)過(guò)分層處理后，采集液體以及乳化層放置在分液漏斗中，添加四氯乙烯15mL采取水樣，再次放入分液漏斗。經(jīng)過(guò)對(duì)分液漏斗的振蕩，經(jīng)過(guò)1min后，乳化層逐漸縮小，水層和采取層產(chǎn)生明顯分層后，測(cè)定乳化水樣。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，分開(kāi)處理乳化嚴(yán)重和不嚴(yán)重的水樣，能夠?qū)⒄`差控制在5之內(nèi)，達(dá)到試樣標(biāo)準(zhǔn)，可達(dá)到90%～102%的回收率。

2.4 注意事項(xiàng)

使用四氯乙烯吸光度在2900～3100cm-1之間不能出現(xiàn)銳鋒。預(yù)處理要提前開(kāi)啟測(cè)油儀，經(jīng)過(guò)10～20min預(yù)熱。開(kāi)機(jī)前要空白凋零，經(jīng)過(guò)樣品凋零后，連續(xù)進(jìn)行測(cè)量，若圖譜無(wú)法重合，要進(jìn)行集中調(diào)整。測(cè)定空白溶液或者其他位置樣品時(shí)，要注意保證比色皿方向，測(cè)定過(guò)程中，保證比色皿具有一致的位置。分析樣品前，要經(jīng)過(guò)空白試驗(yàn)處理，保證空白值處于正常范圍之內(nèi)。試驗(yàn)生成的四氧化碳要保存在密閉容器中得到妥善處理，由于四氯乙烯具有一定的毒性，試驗(yàn)操作需要在通風(fēng)場(chǎng)地內(nèi)完成，且注意防燃爆管理，避免直接接觸人體皮膚。測(cè)定試驗(yàn)之前要保證比色皿、容量瓶、分液漏斗得到完全清洗。經(jīng)過(guò)常規(guī)洗滌之后，要使用四氯乙烯進(jìn)行2～3次清洗。樣品抽檢測(cè)定值要穩(wěn)定在允許范圍之內(nèi)。

3 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，使用紅外分光測(cè)油儀對(duì)水中石油類測(cè)定具有快速、準(zhǔn)確、便捷等優(yōu)勢(shì)，對(duì)環(huán)境監(jiān)管工作具有重要意義。紅外分光光度法的測(cè)定試驗(yàn)受到器皿、采樣、保存等環(huán)節(jié)的影響，出現(xiàn)測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確的情況。為保證測(cè)定結(jié)果精準(zhǔn)性，必須要加強(qiáng)測(cè)定試驗(yàn)的質(zhì)量控制，嚴(yán)格注意各環(huán)節(jié)的操作，給環(huán)保工作奠定穩(wěn)定基礎(chǔ)，推動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 金晶.紅外分光光度法測(cè)定水中石油類的不確定度[J].海峽科學(xué)，2019（8）：38-41.

[2] 李晶晶，白光明，于瀛鑫.GC-MS法與紅外分光光度法測(cè)定水中石油類烴含量的方法比對(duì)[J].黑龍江科技信息，2017（4）：156-157.