污水中石油類萃取方法研究

文_曹志俊 屠知寒 常州市人居環(huán)境檢測檢測防治中心

石油類作為水的常規(guī)監(jiān)測指標(biāo)，是環(huán)保部門評價水質(zhì)狀況、控制污水排放的重要指標(biāo)。對水中油類的實(shí)驗(yàn)問題進(jìn)行研究，有助于水體環(huán)境監(jiān)測的順利開展，減少水體污染問題。

生態(tài)環(huán)境部2018年10月發(fā)布的《水質(zhì) 石油類和動植物油類的測定 紅外分光光度法》（HJ637-2018），對《水質(zhì) 石油類和動植物油類的測定 紅外分光光度法》（HJ637-2012）進(jìn)行了重要修訂，明確規(guī)定了紅外分光光度法的適用范圍為工業(yè)廢水和生活污水；并將萃取劑由四氯化碳修改為四氯乙烯。已有研究表明四氯乙烯作為萃取劑符合原方法中檢出限、密度和準(zhǔn)確度的要求可以作為四氯化碳的替代試劑應(yīng)用于水中油類物質(zhì)的監(jiān)測。然而，四氯乙烯仍然有刺激和麻醉作用，分析人員吸入過量會產(chǎn)生急慢性中毒。世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單中被列為2A類致癌物。

萃取是紅外分光光度法測定水中油類物質(zhì)的關(guān)鍵步驟，四氯乙烯內(nèi)部存在一定干擾物質(zhì)，導(dǎo)致萃取效果和效率存在不穩(wěn)定性，傳統(tǒng)的手工萃取方式下四氯乙烯會直接進(jìn)入分析人員呼吸系統(tǒng)對人體造成傷害。本文以四氯乙烯為萃取劑，對手工萃取、吹氣式自動萃取裝置、震蕩式自動萃取裝置和攪拌式自動萃取裝置在萃取效率、萃取效果和實(shí)用性等方面進(jìn)行對比，為相關(guān)分析人員在實(shí)際工作中提供參考和選擇。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器和試劑

OIL480型紅外測油儀（華夏科創(chuàng)）、STC-302型吹氣式自動萃取裝置（盛泰科技）見圖1，3000型震蕩式自動萃取裝置（青島順昕）見圖2，攪拌式自動萃取裝置（自行設(shè)計）見圖3，四氯乙烯（天津科密歐化學(xué)試劑廠，測油專用）、硅酸鎂（60～100目，國藥，分析純）、硫酸鈉（國藥，優(yōu)級純）、氯化鈉（西安化學(xué)試劑廠，優(yōu)級純）、石油類標(biāo)準(zhǔn)溶液（壇墨，1000mg/L）、石油類標(biāo)準(zhǔn)樣品（壇墨）、實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 空白樣品配置

用實(shí)驗(yàn)用水加入1+1鹽酸溶液酸化至pH≤2，按照試樣的制備相同的步驟進(jìn)行空白試樣的制備。

1.3 手工萃取

將待測樣品轉(zhuǎn)移至1000mL分液漏斗中，量取50mL的四氯乙烯洗滌樣品瓶后，全部轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，充分振蕩 2min，并經(jīng)常開啟旋塞排氣，靜置分層；用鑷子取玻璃棉置于玻璃漏斗，取適量的無水硫酸鈉鋪于上面；打開分液漏斗旋塞，將下層有機(jī)相萃取液通過裝有無水硫酸鈉的玻璃漏斗，放至50mL比色管中，用適量四氯乙烯潤洗玻璃漏斗，潤洗液合并至萃取液中，用四氯乙烯定容至刻度。將上層水相全部轉(zhuǎn)移至量筒，測量樣品體積并記錄。

1.4 自動萃取

將待測樣品轉(zhuǎn)移至自動萃取裝置中，按照各方法操作說明進(jìn)行自動萃取，分液靜置分層后，用鑷子取玻璃棉置于玻璃漏斗，取適量的無水硫酸鈉鋪于上面；打開分液漏斗旋塞，將下層有機(jī)相萃取液通過裝有無水硫酸鈉的玻璃漏斗，放至50mL比色管中，用適量四氯乙烯潤洗分液裝置，潤洗液合并至萃取液中，用四氯乙烯定容至刻度。將上層水相全部轉(zhuǎn)移至量筒，測量樣品體積并記錄。

圖1 吹氣式萃取裝置（盛泰科技）

圖2 震蕩式萃取裝置 （青島順昕）

圖3 攪拌式萃取裝置 （自行設(shè)計）

2 結(jié)果與討論

2.1 萃取效率比較

取500mL空白樣品，加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)400μg，在不同的萃取時間下，根據(jù)表1中加標(biāo)回收率的情況，可以分別獲得3種自動萃取裝置的最佳運(yùn)行時間，不同萃取時間下萃取回收率的比較見圖4。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，攪拌式自動萃取裝置的萃取速度更快，60s完成93%回收，震蕩式、吹氣式自動萃取裝置與手工萃取裝置效率相當(dāng)，120s完成85%～93%回收，將該時間定為最優(yōu)時間；當(dāng)加入的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)被完全萃取后，隨著時間的延長，由于四氯乙烯快速揮發(fā)，萃取劑損失較大，導(dǎo)致系統(tǒng)誤差。

圖4 不同萃取時間下萃取回收率比較

2.2 萃取效果比較

取兩份500mL空白樣品分為兩組，每組6個樣，分別加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)200μg和400μg，加四氯乙烯50mL，分別采用手工萃取與自動萃取方式，用上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的各方法的最優(yōu)時間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，見表1。結(jié)果顯示：手工萃取裝置與自動萃取裝置萃取效果無顯著差異；3種自動萃取裝置的萃取效果亦無顯著差異，均達(dá)到實(shí)驗(yàn)分析要求。

表1 萃取回收率結(jié)果比較

2.3 標(biāo)準(zhǔn)樣品測試

將3個不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品稀釋后，分別經(jīng)手工萃取120s和攪拌式自動萃取60s后，按實(shí)際樣品的分析步驟進(jìn)行測試，測試結(jié)果均在相應(yīng)的參考濃度范圍內(nèi)，見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)樣品測試數(shù)據(jù)

2.4 污水樣品測試

分別用手工萃取120s和攪拌式自動萃取60s的方式，對采集的6家企業(yè)的污水樣品進(jìn)行石油類指標(biāo)的測試見表3，手工萃取與攪拌式自動萃取測試結(jié)果的相對偏差為-3.5%～7.3%。

表3 污水中石油類數(shù)據(jù) mg.L-1

3 結(jié)論

以四氯乙烯為萃取劑，分別采用手工萃取、攪拌式、吹氣式、震蕩式自動萃取裝置對污水中石油類進(jìn)行萃取效果比較。結(jié)果表明，攪拌式自動萃取裝置萃取效率更高，能在更短的時間內(nèi)完成全部萃?。辉诟鞣椒ǖ淖顑?yōu)時間下萃取效果相當(dāng)，萃取效果無顯著差異，實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿足要求。

從體力勞動中解脫，避免受試劑的毒害，提高工作效率，一直是分析人員追求的目標(biāo)。手工萃取和傳統(tǒng)的自動萃取方式中需進(jìn)行四氯乙烯洗滌采樣瓶后倒入分液漏斗，萃取后量取水樣體積等分步操作，過程中揮發(fā)的四氯乙烯直接進(jìn)入分析人員呼吸系統(tǒng)。攪拌式萃取裝置的分液漏斗上部具有刻度，可直接在容器中測量水樣體積，且分液漏斗下部直接連接過濾漏斗進(jìn)行除水過濾操作，省去了水樣和萃取劑的轉(zhuǎn)移過程，有利于提高工作效率和避免試劑對人體傷害。

相對于其他商業(yè)化自動萃取裝置高昂的價格，攪拌式自動萃取裝置的主要部件僅為一臺自動攪拌機(jī)和一套定制的簡易玻璃容器，價格低廉，且部件間拆洗方便，利于提高分析效率，可以代替手工萃取，應(yīng)用于污水中石油類和動植物油類的萃取。