論文關(guān)鍵詞：紅外分光測油儀應(yīng)用石油類和動植物油

論文摘要：紅外測油分析是一種現(xiàn)代化光譜化學(xué)分析方法，該方法以其操作簡便、快速、靈敏度高、測定范圍廣、干擾少等優(yōu)點，在各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文從紅外測油的原理出發(fā)，介紹JDS—106A紅外分光測油儀在我省水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，并對影響測定因素作了分析、討論。

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(zhì)惡化，因此水中油含量是環(huán)境評價的重要指標(biāo)。

測定水體中油類物質(zhì)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(fù)雜，靈敏度低，測定結(jié)果難于比較，難以區(qū)分油類物質(zhì)與非油類的有機物質(zhì)；②紫外分光光度法：操作簡單，精密度好，靈敏度高，但標(biāo)準(zhǔn)油的取得比較困難，數(shù)據(jù)可比性差；③非分散紅外油：測定結(jié)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(dāng)油品組分中芳烴數(shù)目不同時，所產(chǎn)生的熒光強度差別很大。1996年國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局和國家環(huán)境保護總局聯(lián)合發(fā)布了中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16488-1996水質(zhì)石油類和動植物油的測定紅外光度法“，統(tǒng)一了油類測試標(biāo)準(zhǔn)問題。將紅外光度法確定為油污染測定的標(biāo)準(zhǔn)方法，并在全國推廣應(yīng)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(zhǔn)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(zhì)中能被四氯化碳萃取的碳?xì)浠衔铮Q為總油。

總油=礦物油+動、植物油

波數(shù)2930cm-1特征吸收是CH2的吸收，波數(shù)2960cm-1特征吸收是CH3的吸收，波數(shù)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(shù)的吸光度；X、Y、Z、F分別是上述波數(shù)的校正系數(shù)。

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(yīng)用。它是利用烷烴中亞甲基，甲基及芳烴的碳?xì)渖炜s振動確定2930cm-1，2960cm-1，3030cm-1，三個波數(shù)為油的特征吸收。在一定范圍內(nèi)，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(biāo)準(zhǔn)油品，從而使油分析的數(shù)據(jù)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(xì)膩，譜圖清晰，能夠分辯出各種干擾現(xiàn)象，使用非常方便；具有紅外譜圖分析、譜圖存儲、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計計算、打印等功能；具有非色散測量結(jié)果的直讀功能，不必?fù)Q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(biāo)的滑動便可顯示出特征吸收峰的波度、波數(shù)、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(shù)據(jù)聯(lián)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(zhǔn)確。

2.3.1 靈敏度、準(zhǔn)確度高。

對于大多數(shù)元素來說紅外分光測油儀是很靈敏的，重復(fù)測定六次國家環(huán)境保護總局標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所的礦物油標(biāo)準(zhǔn)（73280110）其保證值為149+15mg/L，結(jié)果如下(單位: mg/L)

139 139145 143 148

測定均值C=143標(biāo)準(zhǔn)偏差S=3.6 變異系數(shù)Cv=2.5%

其測定均值在標(biāo)準(zhǔn)樣品置信范圍內(nèi)，準(zhǔn)確度誤差小于10%，符合儀器說明書中的規(guī)定值.

2.3.2 重現(xiàn)性

配制濃度為38 mg/L的油標(biāo)準(zhǔn)溶液，重復(fù)測定13次，結(jié)果如下(mg/L)38.900 38.074 37.515 36.960 38.214 37.953 38.159 37.844 37.534 37.717 37.288 37.854 37.716

測定均值C=37.825 標(biāo)準(zhǔn)偏差S=0.4778 變異系數(shù)CV%=1.2

變異系數(shù)小于儀器說明書中規(guī)定的5%

2.3.3 檢測限

儀器說明中檢測限為:檢出限<0.4 mg/L(油/四氯化碳)，相當(dāng)于水樣中的0.02 mg/L.

從分析過程式來看，當(dāng)樣品濃度<1.0 mg/L(油/四氯化碳)時，如果單純測定石油類的標(biāo)準(zhǔn)樣品，不經(jīng)過前處理階段，則測定結(jié)果相對較為穩(wěn)定.

以企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)油為儲備液，配制濃度為0.5 mg/L的油標(biāo)準(zhǔn)溶液，重復(fù)測定結(jié)果為(單位: mg/L)

0.56 0.58 0.59 0.49 0.56 0.54

測定均值C=0.55 標(biāo)準(zhǔn)偏差S=0.045 變異系數(shù)CV%=8.0

由此可見.穩(wěn)定性較好.從理論上講，應(yīng)該能夠達(dá)到0.02mg/L（油／水）檢出限．

從實際樣品測定結(jié)果來看，最低測定濃度能達(dá)到0.002mg/L，也能滿足說明書中的規(guī)定范圍要求．

3分析方法的精密度和準(zhǔn)確度

3.１線性范圍

用混和烴油標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，選取用４cm石英比色皿測量后繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線，其濃度范圍在０～70mg/L，經(jīng)多次測定，其相關(guān)系數(shù)Ｒ值均在0.9993～0.9997之內(nèi)．斜率的范圍在0.991～1.01之間．

3. 2精密度

用三種不同濃度的樣品，進行連續(xù)五天的測試，每次測定二個平行樣，結(jié)果見表２。

表2精密度測定結(jié)果（mg/L）

測定次數(shù) Ａ（mg/L） Ｂ（mg/L） Ｃ（mg/L） 第一次 6.542 6.778 20.704 20.899 82.466 82.309 第二次 6.479 6.558 20.711 20.295 82.365 82.698 第三次 6.579 6546 20.600 21.165 82.426 81.729 第四次 6.742 6.561 20.380 20.721 81.198 81.386 第五次 6.492 6.701 20.721 20.756 82.218 82.346 平均值Ｘ 6.598 20.695 82.111 標(biāo)準(zhǔn)偏差Ｓ 0.10 0.24 0.50 相對標(biāo)準(zhǔn)偏差 ＲＳＤ（％） 1.5 1.2 0.61 3.3準(zhǔn)確度

測定次數(shù)

Ａ（mg/L）

Ｂ（mg/L）

Ｃ（mg/L）

第一次

6.542 6.778

20.704 20.899

82.466 82.309

第二次

6.479 6.558

20.711 20.295

82.365 82.698

第三次

6.579 6546

20.600 21.165

82.426 81.729

第四次

6.742 6.561

20.380 20.721

81.198 81.386

第五次

6.492 6.701

20.721 20.756

82.218 82.346

平均值Ｘ

6.598

20.695

82.111

標(biāo)準(zhǔn)偏差Ｓ

0.10

0.24

0.50

相對標(biāo)準(zhǔn)偏差

ＲＳＤ（％）

1.5

1.2

0.61

3.3.1對比試驗

我們采用國家總站標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所研制的礦物油質(zhì)控樣品進行對比實驗。其測定結(jié)果在保正值范圍內(nèi)，見表３

3.3.2萃取率試驗

我們在蒸餾水中分別加入礦物標(biāo)準(zhǔn)油、自制豬油和小磨香油經(jīng)過四氯化碳萃取后測得濃度，求出四氯化碳對各種油的萃取率。測定結(jié)果見表4

油類名稱 加入量(mg/L) 測定值(mg/L) 回收率（%） 標(biāo)準(zhǔn)礦物油 20.0 21.07 105 自制豬油 46.02 43.0 93.0

油類名稱

加入量(mg/L)

測定值(mg/L)

回收率（%）

標(biāo)準(zhǔn)礦物油

20.0

21.07

105

自制豬油

46.02

43.0

93.0

在化學(xué)分析中所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差和隨機誤差，用準(zhǔn)確度表示，常用加標(biāo)回收率來表示。準(zhǔn)確度是在做好精密度測定的基礎(chǔ)上進行的。我們在測定過程中向天然水樣中加入一定濃度的被測物，使其濃度大于測試樣品，但不超過其測試樣品的2倍。每天分析一批，共重復(fù)測定至十次，計算回收率。

精密度測定結(jié)果表1

表1 精密度測定結(jié)果(mg/L)

A B C (1) (2) (1) (2) (1) (2) 6.54 6.78 20.7 20.9 34.2 34.6 6.48 6.56 20.7 20.3 35.6 33.0 6.58 6.55 20.6 21.2 33.0 33.8 6.74 6.56 20.4 20.7 33.3 33.2 6.49 6.70 20.7 20.8 34.2 34.6 平均值X 6.60 20.7 34.0 標(biāo)準(zhǔn)偏差S 0.10 0.25 0.85 相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD(%) 1.5 1.2 2.5

A

B

C

(1)

(2)

(1)

(2)

(1)

(2)

6.54

6.78

20.7

20.9

34.2

34.6

6.48

6.56

20.7

20.3

35.6

33.0

6.58

6.55

20.6

21.2

33.0

33.8

6.74

6.56

20.4

20.7

33.3

33.2

6.49

6.70

20.7

20.8

34.2

34.6

平均值X

6.60

20.7

34.0

標(biāo)準(zhǔn)偏差S

0.10

0.25

0.85

相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD(%)

1.5

1.2

2.5

以上兩項結(jié)果表明，該儀器精密度好，準(zhǔn)確度高，確保了分析成果的質(zhì)量，提高了工作效率。

4測定因素分析

4.1 儀器使用環(huán)境的影響

該儀器對環(huán)境的要求較高。如果儀器所處環(huán)境的溫度、濕度變異太大，儀器的穩(wěn)定性會有明顯的降低。其測試結(jié)果會出現(xiàn)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(xiàn)市售GR級的四氯化碳試劑很難達(dá)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。

5結(jié)論

紅外分光測油儀雖然對工作環(huán)境要求比較苛刻，但在實際工作中只要對儀器進行充分有效的調(diào)整，將能得到可靠的測定結(jié)果。本方法以它簡便、快速、測定精度高等諸多優(yōu)點在水質(zhì)監(jiān)測中，是測定石油類的首選方法之一。

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) . 水質(zhì) 石油類和動植物油的測定紅外光度法. GB/T16488-1996.