基于紫外熒光法的水中油在線監測儀設計方案

史秋華

(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101)

油類通過不同途徑進入環境水體，形成水中油污染物。其主要包括自然來源和人類活動來源。人類活動來源包括海上石油開采泄漏與井噴事故、油輪泄露事故、港口和船舶含油廢水排放、石油工業廢水排放以及食品加工業、餐飲業、洗車業含油廢水排放等，是水中油的主要來源。水中油主要分為石油類和動植物油類。

水中油對環境水體、漁業、水生動植物均有嚴重危害。我國很多國家標準、地方標準均把石油類或動植物油列為重點控制指標。

表1 不同標準對水中油的控制指標

目前常用的水中油分析方法主要有以下幾種：紅外吸收光度法、紫外熒光法、氣相色譜法、油膜厚度測定法、濁度法、總有機碳法等[1]。紅外吸收光度法對水中油的檢測范圍廣、精度高，廣泛適用于工業廢水和生活污水領域，是國內很多標準推薦的檢測方法。此方法用四氯乙烯作為萃取劑，對環境有一定的污染[2]。氣相色譜法測定水中油結果準確、靈敏度高。此方法需要用二氯甲烷萃取，且操作復雜，不適合在線監測。油膜厚度測定法操作簡單、無需萃取，但是只適用于水面油膜的測定，且不適合含油量較低的情況。濁度法和總有機碳法測定水中油，檢測結果易受水樣中其他懸浮物和有機物的影響，使檢測結果偏高。

本次研究基于紫外熒光法檢測水中油，通過全程自動化、在線萃取技術，實現含油水體現場采樣在線監測，做到檢測頻率高，檢出限低，分析速度快，結果準確，無人值守自動運行。相較紅外吸收光度法，此方法采用低毒的正己烷作為萃取劑，單次用量僅需要0.6 mL，大幅度降低對環境的危害，必將極大的促進水中油在線監測技術的進步，為含油廢水治理提供依據。

1 整體設計方案

在紫外熒光法水中油在線監測整體方案設計時，遵循結構簡單化、萃取檢測一體化原則，通過圓形通道閥避免液體交叉污染，通過光電計量裝置實現試劑精確計量，并實現缺液報警、避免氣泡干擾。整體設計方案如圖1所示。

圖1 整體設計方案

2 軟件流程設計

本方案一個完整的檢測流程包括：控制采樣系統采集待測水樣，對水樣進行粗過濾、沉淀等預處理，將處理過的水樣與緩沖液按比例混合，加入萃取液進行萃取，紫外光源照射上層萃取液，檢測產生的熒光強度，數據處理并計算出水中油濃度，排出廢液并清洗檢測系統。

圖2 軟件流程圖

3 研究結果

經驗證：采用Agilent G1314-60100氘燈經(320±2) nm帶通濾光片過濾后作為激發光源，產生的熒光經(365±2) nm帶通濾光片過濾后進入Hamamatsu S1337-66BQ硅光電二極管進行檢測，可滿足表1中各標準對水中油的檢測要求。

本方案應用于地表水、城鎮污水處理廠出水、石油煉制企業出水、石油化工企業出水、農村生活污水治理設施出水現場驗證性測試。實驗室離線分析采用INESA 970CRT型熒光分光光度計，得到的比對數據如表2所示。

表2 本方案監測數據與實驗室分析數據比對

4 結束語

本方案采用紫外熒光法，結合自動化監測技術實現了水中油的在線連續測量。研究結果顯示，將此水中油在線監測儀應用于地表水、城鎮污水處理廠出水、石油煉制企業出水、石油化工企業出水、農村生活污水治理設施出水等案例中，可完全代替實驗室分析，保證水中油的連續、快速檢出，但是檢測過程中需要對待測水樣進行萃取。雖然使用正己烷作為萃取劑，毒性較小且每次用量只有0.6 mL，但是仍然對環境造成一定的二次污染。需要繼續探索，避免萃取或改用無毒萃取劑，才能更好的滿足在線監測的需求。