紅外測油儀在水質檢測中的應用
1前言
水污染物有兩種不同的油,第一種為動物和植物的脂肪,它是由不同鏈長的脂肪酸和甘油之間形成的甘油三酸脂所組成的;第二種是原油或礦物油的液體部分。油的密度小于水,不會與水混合,往往成為薄膜漂于水面之上,影響與水體界面中氧的交換;分散在水中的油易被微生物分解,從而消耗水中溶解氧,使水質惡化,因此水中油含量是環境評價的重要指標。
測定水體中油類物質含量,通常采用的方法:①重量法:不受油品種類限制,但操作復雜,靈敏度低,測定結果難于比較,難以區分油類物質與非油類的有機物質;②紫外分光光度法:操作簡單,精密度好,靈敏度高,但標準油的取得比較困難,數據可比性差;③非分散紅外油:測定結果的可比性較好,但測定礦物油時,需要消除其它非烴類有機物的干擾;
④熒光法是最為靈敏的測油方法,測定對象是礦物油類,但當油品組分中芳烴數目不同時,所產生的熒光強度差別很大。1996年國家質量技術監督局和國家環境保護總局聯合發布了中華人民共和國國家標準GB/T16488-1996水質石油類和動植物油的測定紅外光度法“,統一了油類測試標準問題。將紅外光度法確定為油污染測定的標準方法,并在全國推廣應用。
2紅外測油儀的原理、特點、性能
2.1分析方法及原理
JDS-106A紅外分光測油儀,采用300條線/mm的光柵,使用波長包括測油波長3.2~3.6μm,單色器采用自準分光原理,將光源與比色皿的距離拉開,避免了比色皿受到光源的高溫照射。
2.2油的定義
水體在酸性介質中能被四氯化碳萃取的碳氫化合物,稱為總油。
總油=礦物油+動、植物油
波數2930cm-1特征吸收是CH2的吸收,波數2960cm-1特征吸收是CH3的吸收,波數3030cm-1特征吸收是CH的吸收,它們的和是總含油量。計算公式:
Q=X·A2930+Y·A2960+Z(A3030–A2930/F),
式中,A2930、A2960、A3030是各自波數的吸光度;X、Y、Z、F分別是上述波數的校正系數。
紅外光度法包括紅外分光光度法和非分散紅外光度法二個部分。本文主要討論紅外分光光度法的應用。它是利用烷烴中亞甲基,甲基及芳烴的碳氫伸縮振動確定2930cm-1, 2960cm-1,3030cm-1,三個波數為油的特征吸收。在一定范圍內,吸收峰高度與測定的油含量成正比。此方法將十六烷,姥鮫烷(或異辛烷),甲苯(或)配制成混合烴作為標準油品,從而使油分析的數據具有可比性。
2.3紅外測油儀分析的特點
紅外分光測油儀,在編制軟件時充分考慮到測油工作需要定性分析的重要性,加強了譜圖分析、打印、查詢等功能,同時具有強大的幫助功能。該軟件的特點是定性分析刻度非常細膩,譜圖清晰,能夠分辯出各種干擾現象,使用非常方便;具有紅外譜圖分析、譜圖存儲、數據查詢、統計計算、打印等功能;具有非色散測量結果的直讀功能,不必換算;可直接計算水體、氣體和固體中的含油量;由計算機控制波長掃描精度,使機械誤差影響趨近零;軟件通過鼠標的滑動便可顯示出特征吸收峰的波度、波數、透光度和吸光度的值,打印和查詢譜圖也非常方便,也可將需要打印的數據聯接到Word或其它辦公文件中,該軟件使儀器的自動化、多功能化大大提高。該儀器的特點是定性可靠,定量靈敏、準確。
2.3.1靈敏度、準確度高。
對于大多數元素來說紅外分光測油儀是很靈敏的,重復測定六次國家環境保護總局標準樣品研究所的礦物油標準(73280110)其保證值為149+15mg/L,結果如下(單位:mg/L)
139 139 145 143 148
測定均值C=143標準偏差S=3.6變異系數Cv=2.5%
其測定均值在標準樣品置信范圍內,準確度誤差小于10%,符合儀器說明書中的規定值.
2.3.2重現性
配制濃度為38mg/L的油標準溶液,重復測定13次,結果如下(mg/L)38.90038.07437.51536.96038.214
37.95338.15937.84437.53437.71737.28837.85437.716
測定均值C=37.825標準偏差S=0.4778變異系數CV%=1.2
變異系數小于儀器說明書中規定的5%
2.3.3檢測限
儀器說明中檢測限為:檢出限<0.4mg/L(油/四氯化碳),相當于水樣中的0.02mg/L.
從分析過程式來看,當樣品濃度<1.0mg/L(油/四氯化碳)時,如果單純測定石油類的標準樣品,不經過前處理階段,則測定結果相對較為穩定.
以企業標準油為儲備液,配制濃度為0.5mg/L的油標準溶液,重復測定結果為(單位:mg/L)
0.560.580.590.490.560.54
測定均值C=0.55標準偏差S=0.045變異系數CV%=8.0
由此可見.穩定性較好.從理論上講,應該能夠達到0.02mg/L(油/水)檢出限.
從實際樣品測定結果來看,最低測定濃度能達到0.002mg/L,也能滿足說明書中的規定范圍要求.
4測定因素分析
4.1儀器使用環境的影響
該儀器對環境的要求較高。如果儀器所處環境的溫度、濕度變異太大,儀器的穩定性會有明顯的降低。其測試結果會出現明顯的變異。
4.2四氯化碳純度的影響
由于該儀器靈敏度高,檢測限低,現市售GR級的四氯化碳試劑很難達到該儀器對試劑純度的要求。需要用活性碳、硅藻土、硅膠、三氧化二鋁、硅酸鎂等再次吸附,或用水浴蒸餾法、酸化法以及蒸餾后再用吸附法交叉法對四氯化碳進行提純。提純后的四氯化碳很容易受到污染,必須裝入棕色磨口瓶,存放在沒有陽光直射的實驗室。
4.3玻璃器皿的影響
由于油的吸附性強。玻璃器皿需徹底清洗干凈,再用提純過的四氯化碳沖刷后,方可使用。
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