全波長FTIR在水中石油類含量測定中的應用

（浙江省電力試驗研究院，杭州310014）

全波長FTIR在水中石油類含量測定中的應用

祝曉峰，朱茵

（浙江省電力試驗研究院，杭州310014）

介紹了應用全波長傅立葉變換紅外掃描法測量石油類含量的原理、系數確定、回收率測定，并與專用測油儀作比較，結果表明利用全波長傅立葉變換紅外掃描法測定水中石油類含量具有準確度高、檢出限低等優點。

傅立葉變換；紅外光譜；全波長掃描；石油類；測定

化學實驗室測定水中石油類和動植物油含量一般都依據GB/T 16488-1996《水質水中的石油類和動植物油的測定紅外光譜法》，采用專用的紅外測油儀進行檢測，其檢測結果的準確度難以判定。本文采用全波長傅立葉變換紅外掃描法（FTIR）檢測水中石油類含量，并對檢測結果的準確性和重復性等進行評價。

1 全波長紅外光譜法

用四氯化碳萃取水中油類物質測定總萃取物，然后用硅酸鎂吸附萃取液，脫除動植物油等極性物質后，測定石油類含量。石油類是多種烴的混合物，從化學結構上看主要含CH3，CH2和芳香環3種基團。總萃取物和石油類的含量由波數分別為2930cm-1（H2基團中C-H鍵的伸縮振動）、2960cm-1（CH3基團中C-H鍵的伸縮振動）、3030cm-1（芳香環中C-H鍵的伸縮振動）譜帶處的吸光度A2930，A2960和A3030依據以下公式計算。式中：C為溶劑中化合物的含量，mg/L；X，Y，Z分別為-CH2，-CH3，芳香環C-H鍵的吸光度系數；A2930，A2960和A3030為對應波數下的吸光度；F為正十六烷在2930cm-1和3030cm-1處的吸光度之比。

專用的紅外測油儀通過檢測2930cm-1，2960cm-1和3030cm-1的吸光度，根據公式（1）計算樣品中的油含量，當樣品中的特征波長發生偏移，或者儀器的波數出現偏差時，檢測結果會有較大的誤差；全波長紅外光譜法則在3400cm-1～2400cm-1的范圍內掃描樣品，得到掃描范圍內紅外譜圖所有特征信息，通過工作站計算2930cm-1，2 960cm-1和3030cm-1附近（可包含一定的偏移量）的吸光度，依據公式（1）計算油含量。

2 校正系數測定和檢驗

2.1 試劑及儀器

檢測用試劑為：正十六烷（分析純）、姥鮫烷（分析純）、甲苯（分析純）和四氯化碳（分析純）。

檢測儀器為Nicolet FT-IR380紅外光譜儀。

2.2 標準溶液的配制及譜圖掃描

以四氯化碳為溶劑，分別配制100mg/L正十六烷、100mg/L姥鮫烷和400mg/L甲苯溶液。使用1cm比色皿（加蓋），分別測量正十六烷、姥鮫烷和甲苯3種溶液紅外譜圖及在2930cm-1，2 960cm-1和3030cm-1處的吸光度A2930，A2960和

3種溶液的紅外譜圖分別如圖1、圖2、圖3所示，溶液濃度及吸光度如表1所示。

圖1 正十六烷紅外譜圖

圖2 姥鮫烷紅外譜圖

圖3 甲苯紅外譜圖

表1 3種標準溶液的濃度及吸光度

3種溶液在上述波長處的吸光度均服從于式（1），由此得出聯立方程式求解后，可分別得到相應的校正系數X，Y，Z和F。對同一儀器，在特定條件下的X，Y，Z和F保持穩定。

通過上面的數據計算可得：X=103.02，Y= 304.80，Z=1 426.91，F=78.92。

2.3 校正系數檢驗

分別準確量取純正十六烷、姥鮫烷和甲苯，按5∶3∶1（V/V）的比例配成混合烴。根據所需濃度，以四氯化碳為溶劑配成適當濃度范圍的混合溶液。為了驗證校正系數，自配標準溶液進行回收率試驗，結果見表2。

表2 校正系數檢驗數據

試驗結果表明，該校正系數的平均回收率為99.25%，回收率在90%～110%的校正系數即能滿足實用測定要求。

3 全波長掃描法測量油含量的評價

3.1 測量的重復性

取配制的標準溶液（28.47mg/L）進行6次重復性測量，數據分別為28.13mg/L，28.27mg/L，28.16mg/L，28.19mg/L，28.33mg/L，28.25mg/L，其平均值為28.22mg/L，相對標準偏差0.27%。

3.2 測量的準確性

將配制的一系列標準溶液分別用全波長掃描法（Nicolet FT-IR380紅外光譜儀）和專用測油儀（F2000紅外光度測油儀）檢測，檢測數據見表3。

從表3的檢測數據看：全波長掃描法的相對誤差小（-2.27%～3.50%），檢出限低；專用紅外測油儀測試的誤差大，檢出限高，1.43mg/L的標準樣品已不能檢出。

表3 全波長掃描法和專用測油儀檢測數據比對

4 應用中的關鍵問題

（1）四氯化碳溶劑的使用。四氯化碳溶劑要求純度盡量高，同次檢測最好使用同一批次溶劑。四氯化碳是高毒性溶劑且易揮發，對于儀器有一定的傷害，要注意對儀器的保護，可以對儀器進行吹掃。

（2）特征波長偏移。在實際應用中，復雜樣品的特征吸收峰可能會發生一定的偏移，實際檢測過程中吸光度的量取不應機械定為某一波數點，而應認定該波數處相應的吸收峰，不然易造成測試結果不準確。

（3）標準溶液的配制。四氯化碳、甲苯、姥鮫烷均具有揮發性，因此在標準溶液的配制過程中，試劑的移取、稱量應迅速完成，不要為了配制值湊整而進行多次稱重。

5 結語

全波長傅立葉變換紅外掃描法測量石油類含量可以給出掃描范圍內的譜圖信息，具有準確性高、重復性好、檢出限低等優點，建議應用于水中的石油類和動植物油的測定、六氟化硫氣體中礦物油的含量檢測中，以提高檢測的準確性。

（本文編輯：徐晗）

Application of Full Wavelength Fourier Transform Infrared Spectroscopy in Determination of Petroleum Content in Water

ZHU Xiao-Feng，ZHU Yin
（Zhejiang Electric Power Test and Research Institute，Hangzhou 310014，China）

The determination principles，coefficient confirmation and recovery rate determination of the application of full wavelength Fourier transform infrared spectroscopy（FTIR）in determination of petroleum content in water are described and the comparison with dedicated petroleum measurement instrument is performed. The results indicate that the determination using FTIR is featured by high precision，low detection limit etc.

fourier transform；infrared spectroscopy；full wavelength scanning；petroleum；determination

TQ016.1

：B

：1007-1881（2012）06-0046-02

2011-10-29

祝曉峰（1983-），男，浙江海鹽人，助理工程師，從事化學分析與研究工作。