紅外分光光度法測定石油類的操作與數據分析

艾維嘉

（延安水文水資源勘測中心,陜西 延安 716000）

水環境中石油類的污染物含量是反映水體狀況的重要指標之一,而石油類污染主要是由于工業廢水和生活污水的排放所造成的。石油類物質在廢水中對整個水體有極大的破壞性,例如石油類碳氫化合物,幾乎是漂浮在水體的表面,隔絕氧氣的進入,再加上水體內部存在的石油化合物,微生物在分解它們的過程中,會消耗大量的氧氣,最終導致整個水體嚴重缺氧,水體惡化。因此,要對污水中石油類物質進行有效測定是非常復雜的。紅外分光光度法是目前工業廢水檢測中常用的方法之一,本文從標準曲線的建立、檢出限檢驗、標準樣品的測定以及加標回收率的測定等方面進行驗證。經過數據的整理和分析,最終確定紅外分光光度法對工業廢水和生活污水中石油類監測資料是可適用性的。

1 方法內容

（1）方法原理

方法原理：當pH ≤2 的水樣使用四氯乙烯萃取后再測定油類；用硅酸鎂將萃取液吸附,去除動植物油類等極性物質,最終測定石油類。油類和石油類的含量分別由波數為2930 cm-1（CH2基團中C-H 鍵的伸縮振動）、2960 cm-1（CH3基團中C-H 鍵的伸縮振動）和3030 cm-1（芳香環中C-H 鍵的伸縮振動）處的吸光度A2930、A2960和A3030,根據校正系數然后進行計算；動植物油類的含量等于油類與石油類含量的差值[1]。

（2）方法依據

紅外分光光度法（HJ 637-2018）。

（3）方法適用范圍

本標準規定了測定水中石油類和動植物油類的紅外分光光度法。適用于工業廢水和生活污水中石油類和動植物油類的測定。

當取樣體積為500 mL,萃取液體積為,使用4 cm 石英比色皿時,方法檢出限為0.06 mg/L,測定下限為0.24 mg/L。

（4）實驗儀器及試劑

1）儀器設備

OL1020 型紅外分光油分析儀。

2）試劑材料

鹽酸：ρ（HCl）=1.19 g/mL,優級純；鹽酸溶液：1+1；四氯乙烯（C2Cl4）；硅酸鎂（MgSiO3）：150μm～250μm（100 目～60 目）分析純；無水硫酸鈉（Na2SO4）；石油類標準使用液：ρ=1000 mg/L。

2 實驗部分

2.1 測定條件控制

實驗室配有空調和溫濕度表從而能夠對實驗室的溫濕度進行調控,以及通風櫥進行通風換氣。實驗室的溫度需要滿足5℃～35℃的范圍,濕度應≤85%的要求,全程對溫濕度進行監控。

2.2 標準曲線的建立

根據標準《水質 石油類和植物油類的測定 紅外分光光度法》（HJ 637-2018）條款8.2,將萃取液轉移至4 cm 石英比色皿中,以四氯乙烯作參比,標準曲線需含4 個校準標準濃度點,其濃度分別為0.00 mg/L、5.0 mg/L、25.0 mg/L 和50.0 mg/L。以石油類的濃度（mg/L）為橫坐標,以相對應的吸光度值為縱坐標,連續做7 天,并繪制標準曲線[1]。

使用紅外分光油分析儀分析,檢測的標準曲線相關系數需達到0.999 以上。測定值與標準值的相對誤差在±10%以內,則校正系數可采用,否則必須重新測定校正系數并進行檢驗,直至滿足條件為止。

2.3 標準樣品的測定

（1）對石油類有證標準樣品（編號：BW021001Z；名稱：四氯乙烯中石油類；批號：337202；標準值：40.1 ug/mL；擴展不確定度（K=2）3.2）進行測定,每天測定1 批,每批次樣品平行測定2 次,連續7 天,并分別計算平均值、相對誤差。

（2）稀釋方法為從安培瓶取5 mL 溶液,迅速移入100 mL容量瓶內,用四氯乙烯定容至刻度線混勻后使用。

2.4 空白樣品的測定

（1）空白樣品為實驗所用的超純水,每次量取500 mL。

（2）按照實驗步驟,連續7 天進行測定。

3 測定數據的分析

3.1 標準曲線的數據分析

該次試驗實驗室環境不變,連續做7 天,以50.0 mg/L 的標準溶液為最高濃度點,以濃度0.00 mg/L、5.0 mg/L、25.0 mg/L和50.0 mg/L 為橫坐標,相對應的吸光度值為縱坐標,繪制標準曲線圖,見表1。

3.2 相關系數

根據表1 數據,連續7 天測定的相關系數分別為0.99920、0.99982、0.99982、0.99941、0.99941、0.99942、0.99920,每天測定的標準曲線的相關系數均滿足儀器R＞0.9990 的要求。

3.3 檢出限檢驗

（1）操作步驟

按照樣品分析的全部步驟,重復n=7 次（n ≥7）空白實驗,將測定結果換算成樣品中的濃度或含量,計算7 次平行測定的標準偏差,按照公式方法進行方法檢出限的計算。

式中：MDL 為方法檢出限；n 為樣品平行測定次數；t 為自由度為n-1,置信度為99%時的t 分布（單側）；S 為n 次平行測定的標準偏差。其中,當n 次自由度為n-1,置信度為99%時的t 分布（單側）值。

（2）結果及數據分析

檢驗結果表明以純水為空白樣品,取實驗室超純水做7天空白測定,其濃度為0.002 mg/L～0.004 mg/L,計算出平行測定的標準偏差,方法檢出限,并滿足（HJ 637-2018）相關的要求,見表2。

表2 檢出限記錄表 單位：mg/mL

3.4 標準物質測定數據分析

對有證的標準樣品分批次進行檢測,每日分別測定1 批次,而每批次樣品需平行測定2 次,經過7 天不間斷連續檢測后,計算出平均值X、相對誤差RE（%）。其中相對誤差不得超過5%,見表3。

表3 標準樣品測試數據 單位：ug/mL

3.5 天然水樣加標回收率的測定分析

（1）工業廢水加標回收率的測定

對工業廢水進行加標回收測定,取樣體積是500mL,加標量是5 mL（使用液濃度是100 mg/L）,進行14 次平行測定,計算回收率測定平均值?；厥章式Y果測定見表4。

（2）生活污水加標回收率的測定

對生活污水進行加標回收測定,取樣體積是500 mL,加標量是10 mL（使用液濃度是100 mg/L）,進行14 次平行測定,計算回收率測定平均值?；厥章式Y果測定見表5。

表5 生活污水回收率測定表

4 實驗過程中注意事項

1）實驗過程中產生的廢液和廢物應分類收集并委托具有資質的單位處理。

2）實驗中應按規定正確穿戴防護服及面罩,由于實驗中使用的四氯乙烯具有毒性且揮發,所以該實驗應在通風的櫥中進行操作。

3）樣品和空白試樣制備所使用的四氯乙烯應為同一批號。

4）石英比色皿壁上的水印及污漬會影響測定數據,因此在每日在使用前都需仔細檢查。

5 結論

在實驗室條件不變情況下,通過標準曲線的建立,檢出限檢驗,標準樣品的測定以及加標回收率的測定最終得出各項數據,均符合標準HJ 637-2018 的相關要求。結果表明,紅外分光光度法對工業廢水和生活污水中石油類的監測資料是可適用的。