肖德娟

摘 要：石油類物質(zhì)的成分隨著地區(qū)不同，其成分亦有一定的差異，但其主要成分是烴類。測(cè)定水體中石油類物質(zhì)的含量，是環(huán)境監(jiān)測(cè)中一項(xiàng)重要而又有一定困難的工作。本文主要運(yùn)用了紅外分光測(cè)油儀OIL480和OIL460來測(cè)定水中包含的石油類物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)、工作原理和測(cè)定分析過程，以便為環(huán)境監(jiān)測(cè)提供準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)，為做好環(huán)境保護(hù)工作提供科學(xué)的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：石油類物質(zhì) 紅外分光光度法 測(cè)定

中圖分類號(hào)：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（b）-0175-01

吉林省大安市是吉林省石油的主要產(chǎn)地。在水體受到污染時(shí)，其中的一類重要污染物可能是石油類物質(zhì)；同時(shí)，石油類物質(zhì)也可能污染工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)用水。水中分散的或在水中懸浮微粒上吸附的或水中以乳化狀態(tài)存在的石油，當(dāng)其在微生物的作用下氧化分解時(shí)，水中的溶解氧可以被逐漸或大量消耗，造成水質(zhì)惡化。因此，必須加強(qiáng)水體中石油類物質(zhì)的監(jiān)測(cè)工作，以逐步提高水體質(zhì)量。水中石油類物質(zhì)檢測(cè)時(shí)，紅外分光光度法是經(jīng)常采用的方法，在檢測(cè)儀器中，使用最為廣泛的是OIL480和OIL460紅外分光測(cè)油儀。

1 石油類物質(zhì)的定義和測(cè)定原理[1]

1.1 石油類物質(zhì)的定義

《水質(zhì)石油類和動(dòng)植物油的測(cè)定紅外光度法》（GB/T16488-1996）中對(duì)石油類所下的定義為：在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下，用四氯化碳進(jìn)行萃取，不收硅酸鎂吸附的影響，并在部分或全部譜帶處的2930、2960、3030cm-1中具有特征性的吸收物質(zhì)。當(dāng)使用其它溶劑（如三氧三氟乙烷等）或吸附劑（如三氧化二鋁、5A分子篩等）時(shí)，需進(jìn)行測(cè)定值的校正。

1.2 紅外光度法的測(cè)定原理

在GB/T16488-1996中，說明了紅外光度法的測(cè)定原理：用四氯化碳萃取水中的油類物質(zhì)，測(cè)定總萃取物，然后將萃取液用硅酸鎂吸附，經(jīng)脫除動(dòng)植物油等極性物質(zhì)后，測(cè)定石油類?？傒腿∥锖褪皖惖暮烤刹〝?shù)分別為2930cm-1（CH2基團(tuán)中C-H鍵的伸縮振動(dòng)）、2960cm-1（CH3基團(tuán)中C-H鍵的伸縮振動(dòng)）和3030cm-1（芳香環(huán)中C-H鍵的伸縮振動(dòng)）譜帶處的吸光度A2930、A2960和A3030進(jìn)行計(jì)算。

2 兩種紅外分光測(cè)油儀的優(yōu)點(diǎn)

2.1 自動(dòng)化程度高

紅外分光測(cè)油儀OIL480和OIL460的自動(dòng)化程度較高。能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制和處理數(shù)據(jù)，界面友好，分析參數(shù)可以通過計(jì)算機(jī)界面直接設(shè)定，通過屏幕顯示檢測(cè)的整個(gè)過程。在操作中還可以自動(dòng)進(jìn)行修正和掃描波長。

2.2 分析效率較高

紅外分光測(cè)油儀OIL480和OIL460的分析效率相對(duì)較高，一個(gè)樣品的分析測(cè)定在30s內(nèi)即可完成。紅外分光光度法檢測(cè)時(shí)，每次所需時(shí)間為30～60 s，非分散紅外光度法檢測(cè)時(shí)，每次所需時(shí)間僅為2 s次。

3 兩種紅外分光測(cè)油儀的工作原理

石油是一種組成成分相當(dāng)復(fù)雜的有機(jī)物，主要包含烷烴、芳香烴和環(huán)烷烴三類物質(zhì)。對(duì)于不同產(chǎn)地的石油類物質(zhì)來說，亞甲基（CH2基團(tuán)）、甲基（CH3基團(tuán)）以及芳香烴之間的比值有時(shí)各不相同，必須求出各自的校正系數(shù)。假設(shè)亞甲基（CH2基團(tuán)）系數(shù)用X表示，甲基（CH3基團(tuán)）系數(shù)用Y表示，Ar-H芳香烴系數(shù)用Z表示，計(jì)算得出的亞甲基（CH2基團(tuán)）波數(shù)2930cm-1和3030cm-1比值用F表示。在計(jì)算出X、Y和Z后，接下來測(cè)定各種石油類別，這樣可以消除因產(chǎn)地不同對(duì)測(cè)定得到的石油類物質(zhì)含量的影響。

3.1 定性測(cè)定分析

用固定的紅外線頻率來照射石油混合物中的各項(xiàng)分子時(shí)，分子結(jié)構(gòu)中的一個(gè)鍵頻率與紅外線的頻率相同，那么這個(gè)鍵就會(huì)吸收大量的紅外線，致使振動(dòng)、振幅以及能力增加。當(dāng)固定頻率的紅外線照射分子與其頻率不同的鍵時(shí)，分子中的鍵就不會(huì)吸收紅外線的能量，只能導(dǎo)致振幅和振動(dòng)增加，能量一般不變。根據(jù)以上分析，檢測(cè)過程中通過OIL480和OIL460紅外分光測(cè)油儀使紅外線的頻率不斷連續(xù)改變并照射樣品，此時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，被檢測(cè)的樣品對(duì)紅外線的吸收各不相同，通過形成的紅外線吸收光譜可以確定樣品中是否含有石油類物質(zhì)的判斷。

3.2 定量測(cè)定分析

按照比爾定律，被檢測(cè)液體受到某種單色光照射時(shí)，其能量會(huì)被吸收完，被吸收完的程度與被檢測(cè)樣品的濃度成正比。其關(guān)系式為：

A=log（1/T）=log（IO/I）=abc

式中：T為通過率；IO為入射單色光的強(qiáng)度；I為透射光強(qiáng)度；a為常數(shù)；b表示液層厚度；c為樣品濃度。

在測(cè)定石油類物質(zhì)含量時(shí)，其測(cè)定值計(jì)算公式為：

C=XA2930+YA2960+Z（A3030-A2930/F）

式中：A2930、A2960、A3030分別為不同波數(shù)的吸光度；X、Y、Z、F分別為相應(yīng)波數(shù)的校正系數(shù)。

4 兩種紅外分光測(cè)油儀的測(cè)定分析

4.1 儀器和試劑的選擇

紅外分光測(cè)油儀OIL480或OIL460，帶蓋石英比色皿；苯，十六烷，異辛烷，1+1硫酸，四氯化碳，無水硫酸鈉，氯化鈉。

4.2 四氯化碳的純化

市售四氯化碳含有極少量有機(jī)性穩(wěn)定劑，而測(cè)定結(jié)果上的準(zhǔn)確將會(huì)受到影響，需要對(duì)其進(jìn)行純化處理。常用活性炭吸附法、水浴蒸餾法等方法進(jìn)行處理。而水浴蒸餾法的效果最好，但溫度要控制在76.8 ℃～77.5 ℃。

4.3 待測(cè)樣品石油的制備

首選方法是直接使用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制，否則按照苯：異辛烷：十六烷體積配比為2∶5∶13，

組成待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)石油樣品。其基本步驟為：待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)油品稱量0.1000 g，純化四氯化碳稱取100 mL，在混合配置成標(biāo)準(zhǔn)油溶液1.00 mg/mL。往10 mL容量瓶中加入適量標(biāo)準(zhǔn)油品，在用四氯化碳稀釋到標(biāo)線，制成標(biāo)準(zhǔn)油貯備溶液1000 mg/L。

4.4 萃取

將酸化水樣500 mL移至分液漏斗中，加入酸化水樣總量中的氯化鈉8%，再用25 mL四氯化碳來萃取，液體震蕩混合約30 min，將四氯化碳移到1000 mL的錐形瓶中，再次用25 mL純化四氯化碳來進(jìn)行水樣萃取，萃取液體在轉(zhuǎn)移到錐形瓶，再將足量的無水硫酸鈉放到錐形瓶內(nèi)，利用該物質(zhì)的吸水性來吸取水樣的水分，經(jīng)過30 min取出50 mL的萃取液，放到容量瓶用四氯化碳定容，再用純化的四氯化碳進(jìn)行調(diào)零，在放進(jìn)OIL480或OIL460紅外分光測(cè)油儀中測(cè)定樣品中的石油類物質(zhì)含量。

4.5 繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

取100 mL的容量瓶5只，將30 mL純化四氯化碳分別加入其中，之后再分別加入1000 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)油貯備溶液0、1、2、3、6 mL，再將純化四氯化碳分別加入并稀釋到刻度上。而容量瓶中的四氯化碳濃度從低到高排列分別為10、20、30、60 mg/L，用4 cm帶蓋石英比色皿，進(jìn)行空白調(diào)零，測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣品（與石英比色皿上的一致性）中石油類的含量，最后按照測(cè)定結(jié)果繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

應(yīng)用這種紅外分光測(cè)油儀，來測(cè)定水中石油物質(zhì)的含量是一件技術(shù)很強(qiáng)的工作，本儀器適用于地面水、地下水、生活污水和工業(yè)廢水中石油類物質(zhì)的測(cè)定。作為合格的技術(shù)人員，就要按照操作規(guī)程進(jìn)行，這樣得到的測(cè)定結(jié)果才是最為準(zhǔn)確可靠的，完成測(cè)量才能給環(huán)境監(jiān)測(cè)上提供更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為環(huán)保工作提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T16488-1996.水質(zhì)石油類和動(dòng)植物油的測(cè)定紅外光度法[S].國家環(huán)境保護(hù)局，1996.