紅外分光光度法測(cè)定水和廢水中油類(lèi)的改進(jìn)

王國(guó)軍

(成都市雙流縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站,成都 610200)

1 前 言

紅外分光光度法是測(cè)定水中油類(lèi)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法,該法規(guī)定,水樣分兩次用四氯化碳萃取,用裝有無(wú)水硫酸鈉的玻璃砂芯漏斗過(guò)濾吸水,定容。萃取物一部分用紅外分光測(cè)油儀測(cè)定總油的含量,另一部分使用硅酸鎂在吸附柱中過(guò)濾吸附其中的動(dòng)、植物油等極性物質(zhì)后,再使用紅外分光測(cè)油儀測(cè)定石油類(lèi)的含量,動(dòng)、植物油的含量為總萃取物與石油類(lèi)含量之差[1]。靈敏度較高,選擇性好。但是,用無(wú)水硫酸鈉吸附萃取液中的水份,由于過(guò)濾的玻璃砂芯漏斗易堵塞,時(shí)間過(guò)長(zhǎng),器皿難洗滌,并且兩次萃取的時(shí)間過(guò)長(zhǎng),操作繁瑣[2];對(duì)于每個(gè)樣品均使用 20g左右的氯化鈉來(lái)鹽析,當(dāng)樣品較多時(shí),需要試劑也多,且稱(chēng)量麻煩[3];每個(gè)樣品萃取后水相和四氯化碳相中的油類(lèi)物質(zhì)含量相同,所以用四氯化碳定容后,四氯化碳相中的油類(lèi)物質(zhì)濃度降低[4]。使得萃取過(guò)程比較繁瑣,測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性降低。

本文對(duì)紅外分光光度法測(cè)定水和廢水中油類(lèi)物質(zhì)的操作過(guò)程做了改進(jìn),采用一次萃取,直接在普通漏斗中吸水和吸附的簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確的測(cè)定水和廢水中油類(lèi)的方法,不僅節(jié)約試劑、簡(jiǎn)化操作、達(dá)到實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性,并且降低了萃取劑對(duì)人體的危害和環(huán)境的污染。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要儀器及設(shè)備

紅外分光測(cè)油儀 (JDS-109U型)能在 3400～2400cm-1之間進(jìn)行掃描操作,并配有 1cm和4cm帶蓋石英比色皿。

分液漏斗 1000mL,活塞上不得使用潤(rùn)滑劑,并配置有 GGC800萃取射流裝置。

采樣瓶帶刻度的廣口玻璃瓶 (500mL和1000mL)。

普通定性濾紙 (Φ15 cm)用合格的四氯化碳充分潤(rùn)洗晾干。

比色管 25 mL和 50 mL

容量瓶 100 mL

普通漏斗

2.2 主要藥品及試劑

四氯化碳：在2600～3300cm-1之間掃描,其吸光度不超過(guò)0.03(1cm比色皿,空氣池作參比)。

硅酸鎂：60～100目,取硅酸鎂于瓷蒸發(fā)皿中,置于馬弗爐內(nèi) 500℃加熱 2h,在爐內(nèi)冷卻到200℃后,移入干燥器中冷卻至室溫,轉(zhuǎn)入磨口玻璃瓶中保存。

無(wú)水硫酸鈉：取硫酸鈉于瓷蒸發(fā)皿中,置于馬弗爐內(nèi)300℃加熱2h,冷卻后裝入磨口玻璃瓶中保存。

鹽酸溶液 (1+5)氯化鈉

2.3 實(shí)驗(yàn)操作方法

2.3.1 萃取

將按規(guī)定采集的水樣 (采集時(shí)加鹽酸酸化至PH＜2)全部倒入分液漏斗中,用 20mL四氯化碳洗滌采樣瓶后移入分液漏斗中,再用量筒加 20mL四氯化碳于該分液漏斗中,打開(kāi) GGC800射流裝置,充分震蕩萃取 2min。靜置分層后,將萃取液經(jīng) 10mm厚無(wú)水硫酸鈉 (用實(shí)驗(yàn)同一批次的合格四氯化碳充分潤(rùn)洗,經(jīng)測(cè)定潤(rùn)洗液不含油為止)的普通漏斗流入比色管內(nèi)。一部分用于測(cè)定總萃取物質(zhì),另一部分用于硅酸鎂吸附測(cè)定石油類(lèi)。

2.3.2 吸附

取比色管內(nèi)部分濾液經(jīng)硅酸鎂 (用試驗(yàn)同一批次的合格四氯化碳充分浸潤(rùn),經(jīng)測(cè)定潤(rùn)洗液不含油為止)的普通漏斗吸附流入比色管內(nèi)[5],用于測(cè)定石油類(lèi)。

2.3.3 測(cè)定

用同一批次的四氯化碳調(diào)節(jié)滿度并建立平臺(tái),把各種影響消失在平臺(tái)中。取出四氯化碳分別加入待測(cè)水樣的萃取液和經(jīng)硅酸鎂吸附后的濾出液,分別測(cè)定總萃取物和石油類(lèi)的含量,按總萃取物與石油類(lèi)含量之差計(jì)算動(dòng)、植物油的含量。

3 實(shí)驗(yàn)與討論

3.1 標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定

采用環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣 GSB07-1198-2000石油類(lèi)205934,對(duì)紅外分光測(cè)油儀 (JDS-109U型)進(jìn)行校驗(yàn),取標(biāo)樣石油類(lèi) 205934,5mL于 100mL容量瓶,用四氯化碳定容至 100mL。測(cè)定結(jié)果如表 1。

表1 以石油類(lèi) 205934標(biāo)樣對(duì) JDS-109U型紅外分光測(cè)油儀校驗(yàn)結(jié)果Tab.1 The result of calibrating JDS-109U infrared oil analyzer using the petroleum standard spec imen 205934

根據(jù)測(cè)定結(jié)果,其測(cè)定值在標(biāo)準(zhǔn)樣品的保證值范圍內(nèi),表明儀器的校正系數(shù)可用;儀器的滿度大小調(diào)節(jié)適當(dāng),平臺(tái)建立正確、可靠。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)水樣的對(duì)比測(cè)定

嚴(yán)格按照水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法 (第四版)的水樣采集的要求對(duì)雙流縣三星鎮(zhèn)污水處理站的水樣分別進(jìn)行平行采集 4次,每份水樣 500mL,并加鹽酸至 pH小于 2。取其中兩份水樣進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),一份按照實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的方法進(jìn)行處理,得到濾液(1#);另一份用國(guó)標(biāo)法進(jìn)行處理,得到濾液 (2#)。再用紅外分光測(cè)油儀(JDS-109U型)測(cè)定石油類(lèi)和動(dòng)、植物油的結(jié)果分別如表 2、表 3。

表2 現(xiàn)場(chǎng)采集水樣的石油類(lèi)的測(cè)定結(jié)果Tab.2 Determination result of petroleum in the on-site sampled water

表3 現(xiàn)場(chǎng)采集水樣的動(dòng)、植物油的測(cè)定結(jié)果Tab.3 Determination result of an imal and vegetable oil in the on-site sampled water

根據(jù)測(cè)定結(jié)果,濾液 1#和濾液 2#的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為 2.79×10-3和 3.41×10-3;變異系數(shù)分別為 0.65%和 0.80%。兩者的標(biāo)準(zhǔn)偏差和變異系數(shù)都比較接近,且濾液 1#和濾液 2#的測(cè)定結(jié)果相差0.005 mg/L,表明兩種方法無(wú)顯著差別,改進(jìn)后的測(cè)量能滿足滿足日常環(huán)境監(jiān)測(cè)分析要求。

根據(jù)測(cè)定結(jié)果,濾液 1#和濾液 2#的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為 4.05×10-3和 3.90×10-3;變異系數(shù)分別為 1.86%和 1.98%。兩者的標(biāo)準(zhǔn)偏差和變異系數(shù)都比較接近,且濾液 1#和濾液 2#的測(cè)定結(jié)果相差0.21 mg/L,表明兩種方法無(wú)顯著差別,改進(jìn)后的測(cè)量能滿足日常環(huán)境監(jiān)測(cè)分析要求。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)水樣加標(biāo)回收率的對(duì)比測(cè)定

將上述平行采集的另外兩份水樣,利用環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣 GSB07-1198-2000石油類(lèi) 205934直接加入水樣中,通過(guò)兩種不同方法進(jìn)行處理,得到濾液 3# (實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的方法)和濾液 4#(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法),測(cè)定的石油類(lèi)的加標(biāo)回收率結(jié)果如表 4。

表4 現(xiàn)場(chǎng)水樣加標(biāo)回收率的測(cè)定結(jié)果Tab.4 Deter mination of spike recovery using on-site sampled water

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水樣加標(biāo)回收的測(cè)定結(jié)果,濾液 3#和濾液 4#的加標(biāo)回收率分別為 91.8%和 93.5%非常接近,表明兩種方法測(cè)得的結(jié)果無(wú)顯著差別,改進(jìn)后的測(cè)量能滿足日常環(huán)境監(jiān)測(cè)分析要求。

3.4 實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)

3.4.1 四氯化碳必須經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能使用,且同一次實(shí)驗(yàn)要使用同一批次的四氯化碳,以免除試劑帶來(lái)的誤差。

3.4.2 油污是普遍現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的玻璃儀器,要嚴(yán)格按照規(guī)定對(duì)采樣瓶和分析器皿進(jìn)行洗滌和保存。在使用硅酸鎂和無(wú)水硫酸鈉之前必須檢驗(yàn)其受油污染程度。

3.4.3 標(biāo)準(zhǔn)液中正十六烷在小于 16℃時(shí)結(jié)晶,因此,在使用儀器前,在穩(wěn)定的電壓下運(yùn)行預(yù)熱半個(gè)小時(shí)以上,且室內(nèi)環(huán)境保持在 17℃～25℃,20%～80%RH,否則影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 結(jié) 論

4.1 方法改進(jìn)后,在普通漏斗中用無(wú)水硫酸鈉過(guò)濾吸收萃取液中的水分和用充分潤(rùn)濕的硅酸鎂吸附過(guò)濾液中的動(dòng)、植物油的操作,可以避免國(guó)標(biāo)方法中使用玻璃砂芯漏斗容易堵塞、長(zhǎng)期使用不易洗滌、過(guò)濾緩慢等問(wèn)題。

4.2 在萃取過(guò)程中加入四氯化碳的量,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的水樣的實(shí)際情況加入30 mL以上,以免出現(xiàn)水樣太臟吸附大量的四氯化碳,使儀器測(cè)定的萃取液過(guò)少,光路通過(guò)萃取液的表面,影響測(cè)定的重現(xiàn)性。4.3 本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的方法和國(guó)標(biāo)方法測(cè)得的結(jié)果無(wú)顯著差別,能夠滿足實(shí)驗(yàn)室測(cè)定水和廢水中油類(lèi)的準(zhǔn)確度和精確度要求。

[1] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局〈水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法〉編委會(huì).水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第四版)[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社, 2002.491-497.

[2] 吳 艷.紅外分光光度法測(cè)定石油類(lèi)萃取方法的改進(jìn)[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2007,32(5)：145-146.

[3] 蔡立根.快速測(cè)定飲用水中的石油類(lèi)[J].污染防治技術(shù), 2007,20(6)：88-89.

[4] 魏光濤,等.紅外分光光度法測(cè)定焦化廢水中的油[J].冶金分析,2007,27(4)：95-97.

[5] 呂 紓.紅外分光光度法測(cè)定石油類(lèi)、動(dòng)植物油前處理的改進(jìn)[J].環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù),2004,16(5)：93.