水中石油类物质测定的红外分光光度法

摘 要：石油类物质的成分随着地区不同,其成分亦有一定的差异,但其主要成分是烃类.测定水体中石油类物质的含量,是环境监测中一项重要而又有一定困难的工作.本文主要运用了红外分光测油仪OIL480和OIL460来测定水中包含的石油类物质的优点、工作原理和测定分析过程,以便为环境监测提供准确、可靠的数据,为做好环境保护工作提供科学的依据.

关 键 词：石油类物质红外分光光度法测定

中图分类号：X832文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）03（b）-0175-01

吉林省大安市是吉林省石油的主要产地.在水体受到污染时,其中的一类重要污染物可能是石油类物质；同时,石油类物质也可能污染工业生产循环用水.水中分散的或在水中悬浮微粒上吸附的或水中以乳化状态存在的石油,当其在微生物的作用下氧化分解时,水中的溶解氧可以被逐渐或大量消耗,造成水质恶化.因此,必须加强水体中石油类物质的监测工作,以逐步提高水体质量.水中石油类物质检测时,红外分光光度法是经常采用的方法,在检测仪器中,使用最为广泛的是OIL480和OIL460红外分光测油仪.

1石油类物质的定义和测定原理[1]

1.1石油类物质的定义

《水质石油类和动植物油的测定红外光度法》（GB/T16488-1996）中对石油类所下的定义为：在本标准规定的条件下,用四氯化碳进行萃取,不收硅酸镁吸附的影响,并在部分或全部谱带处的2930、2960、3030cm-1中具有特征性的吸收物质.当使用其它溶剂（如三氧三氟乙烷等）或吸附剂（如三氧化二铝、5A分子筛等）时,需进行测定值的校正.

1.2红外光度法的测定原理

在GB/T16488-1996中,说明了红外光度法的测定原理：用四氯化碳萃取水中的油类物质,测定总萃取物,然后将萃取液用硅酸镁吸附,经脱除动植物油等极性物质后,测定石油类.总萃取物和石油类的含量均由波数分别为2930cm-1（CH2基团中C-H键的伸缩振动）、2960cm-1（CH3基团中C-H键的伸缩振动）和3030cm-1（芳香环中C-H键的伸缩振动）谱带处的吸光度A2930、A2960和A3030进行计算.

2两种红外分光测油仪的优点

2.1自动化程度高

红外分光测油仪OIL480和OIL460的自动化程度较高.能够实现自动控制和处理数据,界面友好,分析参数可以通过计算机界面直接设定,通过屏幕显示检测的整个过程.在操作中还可以自动进行修正和扫描波长.

2.2分析效率较高

红外分光测油仪OIL480和OIL460的分析效率相对较高,一个样品的分析测定在30s内即可完成.红外分光光度法检测时,每次所需时间为30～60s,非分散红外光度法检测时,每次所需时间仅为2s次.

3两种红外分光测油仪的工作原理

石油是一种组成成分相当复杂的有机物,主要包含烷烃、芳香烃和环烷烃三类物质.对于不同产地的石油类物质来说,亚（CH2基团）、（CH3基团）以及芳香烃之间的比值有时各不相同,必须求出各自的校正系数.检测设亚（CH2基团）系数用X表示,（CH3基团）系数用Y表示,Ar-H芳香烃系数用Z表示,计算得出的亚（CH2基团）波数2930cm-1和3030cm-1比值用F表示.在计算出X、Y和Z后,接下来测定各种石油类别,这样可以消除因产地不同对测定得到的石油类物质含量的影响.

3.1定性测定分析

用固定的红外线频率来照射石油混合物中的各项分子时,分子结构中的一个键频率与红外线的频率相同,那么这个键就会吸收大量的红外线,致使振动、振幅以及能力增加.当固定频率的红外线照射分子与其频率不同的键时,分子中的键就不会吸收红外线的能量,只能导致振幅和振动增加,能量一般不变.根据以上分析,检测过程中通过OIL480和OIL460红外分光测油仪使红外线的频率不断连续改变并照射样品,此时可以发现,被检测的样品对红外线的吸收各不相同,通过形成的红外线吸收光谱可以确定样品中是否含有石油类物质的判断.

3.2定量测定分析

按照比尔定律,被检测液体受到某种单色光照射时,其能量会被吸收完,被吸收完的程度与被检测样品的浓度成正比.其关系式为：

A等于log（1/T）等于log（IO/I）等于abc

式中：T为通过率；IO为入射单色光的强度；I为透射光强度；a为常数；b表示液层厚度；c为样品浓度.

在测定石油类物质含量时,其测定值计算公式为：

C等于XA2930+YA2960+Z（A3030-A2930/F）

式中：A2930、A2960、A3030分别为不同波数的吸光度；X、Y、Z、F分别为相应波数的校正系数.

4两种红外分光测油仪的测定分析

4.1仪器和试剂的选择

红外分光测油仪OIL480或OIL460,带盖石英比色皿；苯,十六烷,异辛烷,1+1硫酸,四氯化碳,无水硫酸钠,氯化钠.

4.2四氯化碳的纯化

市售四氯化碳含有极少量有机性稳定剂,而测定结果上的准确将会受到影响,需要对其进行纯化处理.常用活性炭吸附法、水浴蒸馏法等方法进行处理.而水浴蒸馏法的效果最好,但温度要控制在76.8℃～77.5℃.

4.3待测样品石油的制备

首选方法是直接使用国家标准物质中心的标准储备液配制,否则按照苯：异辛烷：十六烷体积配比为2∶5∶13,

组成待测标准石油样品.其基本步骤为：待测标准油品称量0.1000g,纯化四氯化碳称取100mL,在混合配置成标准油溶液1.00mg/mL.往10mL容量瓶中加入适量标准油品,在用四氯化碳稀释到标线,制成标准油贮备溶液1000mg/L.

4.4萃取

将酸化水样500mL移至分液漏斗中,加入酸化水样总量中的氯化钠8%,再用25mL四氯化碳来萃取,液体震荡混合约30min,将四氯化碳移到1000mL的锥形瓶中,再次用25mL纯化四氯化碳来进行水样萃取,萃取液体在转移到锥形瓶,再将足量的无水硫酸钠放到锥形瓶内,利用该物质的吸水性来吸取水样的水分,经过30min取出50mL的萃取液,放到容量瓶用四氯化碳定容,再用纯化的四氯化碳进行调零,在放进OIL480或OIL460红外分光测油仪中测定样品中的石油类物质含量.

4.5绘制标准工作曲线

取100mL的容量瓶5只,将30mL纯化四氯化碳分别加入其中,之后再分别加入1000mg/L的标准油贮备溶液0、1、2、3、6mL,再将纯化四氯化碳分别加入并稀释到刻度上.而容量瓶中的四氯化碳浓度从低到高排列分别为10、20、30、60mg/L,用4cm带盖石英比色皿,进行空白调零,测定标准样品（与石英比色皿上的一致性）中石油类的含量,最后按照测定结果绘制标准工作曲线.

应用这种红外分光测油仪,来测定水中石油物质的含量是一件技术很强的工作,本仪器适用于地面水、地下水、生活污水和工业废水中石油类物质的测定.作为合格的技术人员,就要按照操作规程进行,这样得到的测定结果才是最为准确可靠的,完成测量才能给环境监测上提供更为准确的数据,为环保工作提供依据.