水中石油類物質測定的紅外分光光度法

肖德娟

摘 要：石油類物質的成分隨著地區不同，其成分亦有一定的差異，但其主要成分是烴類。測定水體中石油類物質的含量，是環境監測中一項重要而又有一定困難的工作。本文主要運用了紅外分光測油儀OIL480和OIL460來測定水中包含的石油類物質的優點、工作原理和測定分析過程，以便為環境監測提供準確、可靠的數據，為做好環境保護工作提供科學的依據。

關鍵詞：石油類物質 紅外分光光度法 測定

中圖分類號：X832 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（b）-0175-01

吉林省大安市是吉林省石油的主要產地。在水體受到污染時，其中的一類重要污染物可能是石油類物質；同時，石油類物質也可能污染工業生產循環用水。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存在的石油，當其在微生物的作用下氧化分解時，水中的溶解氧可以被逐漸或大量消耗，造成水質惡化。因此，必須加強水體中石油類物質的監測工作，以逐步提高水體質量。水中石油類物質檢測時，紅外分光光度法是經常采用的方法，在檢測儀器中，使用最為廣泛的是OIL480和OIL460紅外分光測油儀。

1 石油類物質的定義和測定原理[1]

1.1 石油類物質的定義

《水質石油類和動植物油的測定紅外光度法》（GB/T16488-1996）中對石油類所下的定義為：在本標準規定的條件下，用四氯化碳進行萃取，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。當使用其它溶劑（如三氧三氟乙烷等）或吸附劑（如三氧化二鋁、5A分子篩等）時，需進行測定值的校正。

1.2 紅外光度法的測定原理

在GB/T16488-1996中，說明了紅外光度法的測定原理：用四氯化碳萃取水中的油類物質，測定總萃取物，然后將萃取液用硅酸鎂吸附，經脫除動植物油等極性物質后，測定石油類。總萃取物和石油類的含量均由波數分別為2930cm-1（CH2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）和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進行計算。

2 兩種紅外分光測油儀的優點

2.1 自動化程度高

紅外分光測油儀OIL480和OIL460的自動化程度較高。能夠實現自動控制和處理數據，界面友好，分析參數可以通過計算機界面直接設定，通過屏幕顯示檢測的整個過程。在操作中還可以自動進行修正和掃描波長。

2.2 分析效率較高

紅外分光測油儀OIL480和OIL460的分析效率相對較高，一個樣品的分析測定在30s內即可完成。紅外分光光度法檢測時，每次所需時間為30～60 s，非分散紅外光度法檢測時，每次所需時間僅為2 s次。

3 兩種紅外分光測油儀的工作原理

石油是一種組成成分相當復雜的有機物，主要包含烷烴、芳香烴和環烷烴三類物質。對于不同產地的石油類物質來說，亞甲基（CH2基團）、甲基（CH3基團）以及芳香烴之間的比值有時各不相同，必須求出各自的校正系數。假設亞甲基（CH2基團）系數用X表示，甲基（CH3基團）系數用Y表示，Ar-H芳香烴系數用Z表示，計算得出的亞甲基（CH2基團）波數2930cm-1和3030cm-1比值用F表示。在計算出X、Y和Z后，接下來測定各種石油類別，這樣可以消除因產地不同對測定得到的石油類物質含量的影響。

3.1 定性測定分析

用固定的紅外線頻率來照射石油混合物中的各項分子時，分子結構中的一個鍵頻率與紅外線的頻率相同，那么這個鍵就會吸收大量的紅外線，致使振動、振幅以及能力增加。當固定頻率的紅外線照射分子與其頻率不同的鍵時，分子中的鍵就不會吸收紅外線的能量，只能導致振幅和振動增加，能量一般不變。根據以上分析，檢測過程中通過OIL480和OIL460紅外分光測油儀使紅外線的頻率不斷連續改變并照射樣品，此時可以發現，被檢測的樣品對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的判斷。

3.2 定量測定分析

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

A=log（1/T）=log（IO/I）=abc

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

在測定石油類物質含量時，其測定值計算公式為：

C=XA2930+YA2960+Z（A3030-A2930/F）

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

4 兩種紅外分光測油儀的測定分析

4.1 儀器和試劑的選擇

紅外分光測油儀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性穩定劑，而測定結果上的準確將會受到影響，需要對其進行純化處理。常用活性炭吸附法、水浴蒸餾法等方法進行處理。而水浴蒸餾法的效果最好，但溫度要控制在76.8 ℃～77.5 ℃。

4.3 待測樣品石油的制備

首選方法是直接使用國家標準物質中心的標準儲備液配制，否則按照苯：異辛烷：十六烷體積配比為2∶5∶13，

組成待測標準石油樣品。其基本步驟為：待測標準油品稱量0.1000 g，純化四氯化碳稱取100 mL，在混合配置成標準油溶液1.00 mg/mL。往10 mL容量瓶中加入適量標準油品，在用四氯化碳稀釋到標線，制成標準油貯備溶液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純化四氯化碳來進行水樣萃取，萃取液體在轉移到錐形瓶，再將足量的無水硫酸鈉放到錐形瓶內，利用該物質的吸水性來吸取水樣的水分，經過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行調零，在放進OIL480或OIL460紅外分光測油儀中測定樣品中的石油類物質含量。

4.5 繪制標準工作曲線

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的標準油貯備溶液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，進行空白調零，測定標準樣品（與石英比色皿上的一致性）中石油類的含量，最后按照測定結果繪制標準工作曲線。

應用這種紅外分光測油儀，來測定水中石油物質的含量是一件技術很強的工作，本儀器適用于地面水、地下水、生活污水和工業廢水中石油類物質的測定。作為合格的技術人員，就要按照操作規程進行，這樣得到的測定結果才是最為準確可靠的，完成測量才能給環境監測上提供更為準確的數據，為環保工作提供依據。

參考文獻

[1]GB/T16488-1996.水質石油類和動植物油的測定紅外光度法[S].國家環境保護局，1996.