污水中石油類萃取方法研究

文_曹志俊 屠知寒 常州市人居環境檢測檢測防治中心

石油類作為水的常規監測指標，是環保部門評價水質狀況、控制污水排放的重要指標。對水中油類的實驗問題進行研究，有助于水體環境監測的順利開展，減少水體污染問題。

生態環境部2018年10月發布的《水質 石油類和動植物油類的測定 紅外分光光度法》（HJ637-2018），對《水質 石油類和動植物油類的測定 紅外分光光度法》（HJ637-2012）進行了重要修訂，明確規定了紅外分光光度法的適用范圍為工業廢水和生活污水；并將萃取劑由四氯化碳修改為四氯乙烯。已有研究表明四氯乙烯作為萃取劑符合原方法中檢出限、密度和準確度的要求可以作為四氯化碳的替代試劑應用于水中油類物質的監測。然而，四氯乙烯仍然有刺激和麻醉作用，分析人員吸入過量會產生急慢性中毒。世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單中被列為2A類致癌物。

萃取是紅外分光光度法測定水中油類物質的關鍵步驟，四氯乙烯內部存在一定干擾物質，導致萃取效果和效率存在不穩定性，傳統的手工萃取方式下四氯乙烯會直接進入分析人員呼吸系統對人體造成傷害。本文以四氯乙烯為萃取劑，對手工萃取、吹氣式自動萃取裝置、震蕩式自動萃取裝置和攪拌式自動萃取裝置在萃取效率、萃取效果和實用性等方面進行對比，為相關分析人員在實際工作中提供參考和選擇。

1 實驗部分

1.1 主要儀器和試劑

OIL480型紅外測油儀（華夏科創）、STC-302型吹氣式自動萃取裝置（盛泰科技）見圖1，3000型震蕩式自動萃取裝置（青島順昕）見圖2，攪拌式自動萃取裝置（自行設計）見圖3，四氯乙烯（天津科密歐化學試劑廠，測油專用）、硅酸鎂（60～100目，國藥，分析純）、硫酸鈉（國藥，優級純）、氯化鈉（西安化學試劑廠，優級純）、石油類標準溶液（壇墨，1000mg/L）、石油類標準樣品（壇墨）、實驗用水為超純水。

1.2 空白樣品配置

用實驗用水加入1+1鹽酸溶液酸化至pH≤2，按照試樣的制備相同的步驟進行空白試樣的制備。

1.3 手工萃取

將待測樣品轉移至1000mL分液漏斗中，量取50mL的四氯乙烯洗滌樣品瓶后，全部轉移至分液漏斗中，充分振蕩 2min，并經常開啟旋塞排氣，靜置分層；用鑷子取玻璃棉置于玻璃漏斗，取適量的無水硫酸鈉鋪于上面；打開分液漏斗旋塞，將下層有機相萃取液通過裝有無水硫酸鈉的玻璃漏斗，放至50mL比色管中，用適量四氯乙烯潤洗玻璃漏斗，潤洗液合并至萃取液中，用四氯乙烯定容至刻度。將上層水相全部轉移至量筒，測量樣品體積并記錄。

1.4 自動萃取

將待測樣品轉移至自動萃取裝置中，按照各方法操作說明進行自動萃取，分液靜置分層后，用鑷子取玻璃棉置于玻璃漏斗，取適量的無水硫酸鈉鋪于上面；打開分液漏斗旋塞，將下層有機相萃取液通過裝有無水硫酸鈉的玻璃漏斗，放至50mL比色管中，用適量四氯乙烯潤洗分液裝置，潤洗液合并至萃取液中，用四氯乙烯定容至刻度。將上層水相全部轉移至量筒，測量樣品體積并記錄。

圖1 吹氣式萃取裝置（盛泰科技）

圖2 震蕩式萃取裝置 （青島順昕）

圖3 攪拌式萃取裝置 （自行設計）

2 結果與討論

2.1 萃取效率比較

取500mL空白樣品，加入標準物質400μg，在不同的萃取時間下，根據表1中加標回收率的情況，可以分別獲得3種自動萃取裝置的最佳運行時間，不同萃取時間下萃取回收率的比較見圖4。實驗結果顯示，攪拌式自動萃取裝置的萃取速度更快，60s完成93%回收，震蕩式、吹氣式自動萃取裝置與手工萃取裝置效率相當，120s完成85%～93%回收，將該時間定為最優時間；當加入的標準物質被完全萃取后，隨著時間的延長，由于四氯乙烯快速揮發，萃取劑損失較大，導致系統誤差。

圖4 不同萃取時間下萃取回收率比較

2.2 萃取效果比較

取兩份500mL空白樣品分為兩組，每組6個樣，分別加入標準物質200μg和400μg，加四氯乙烯50mL，分別采用手工萃取與自動萃取方式，用上述實驗結果的各方法的最優時間進行實驗，見表1。結果顯示：手工萃取裝置與自動萃取裝置萃取效果無顯著差異；3種自動萃取裝置的萃取效果亦無顯著差異，均達到實驗分析要求。

表1 萃取回收率結果比較

2.3 標準樣品測試

將3個不同濃度的標準樣品稀釋后，分別經手工萃取120s和攪拌式自動萃取60s后，按實際樣品的分析步驟進行測試，測試結果均在相應的參考濃度范圍內，見表2。

表2 標準樣品測試數據

2.4 污水樣品測試

分別用手工萃取120s和攪拌式自動萃取60s的方式，對采集的6家企業的污水樣品進行石油類指標的測試見表3，手工萃取與攪拌式自動萃取測試結果的相對偏差為-3.5%～7.3%。

表3 污水中石油類數據 mg.L-1

3 結論

以四氯乙烯為萃取劑，分別采用手工萃取、攪拌式、吹氣式、震蕩式自動萃取裝置對污水中石油類進行萃取效果比較。結果表明，攪拌式自動萃取裝置萃取效率更高，能在更短的時間內完成全部萃取；在各方法的最優時間下萃取效果相當，萃取效果無顯著差異，實驗結果滿足要求。

從體力勞動中解脫，避免受試劑的毒害，提高工作效率，一直是分析人員追求的目標。手工萃取和傳統的自動萃取方式中需進行四氯乙烯洗滌采樣瓶后倒入分液漏斗，萃取后量取水樣體積等分步操作，過程中揮發的四氯乙烯直接進入分析人員呼吸系統。攪拌式萃取裝置的分液漏斗上部具有刻度，可直接在容器中測量水樣體積，且分液漏斗下部直接連接過濾漏斗進行除水過濾操作，省去了水樣和萃取劑的轉移過程，有利于提高工作效率和避免試劑對人體傷害。

相對于其他商業化自動萃取裝置高昂的價格，攪拌式自動萃取裝置的主要部件僅為一臺自動攪拌機和一套定制的簡易玻璃容器，價格低廉，且部件間拆洗方便，利于提高分析效率，可以代替手工萃取，應用于污水中石油類和動植物油類的萃取。