非分散紅外檢測(cè)空氣中油霧方法的探討

黃金勇,陳 巧,何 蓮

（1.浙江中一檢測(cè)研究院股份有限公司， 浙江 寧波 315040；2.上海大學(xué)管理學(xué)院, 上海 200444）

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，嚴(yán)重影響了人民的身心健康和正常生活。機(jī)械制造業(yè)為整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)裝備，其發(fā)展水平是國(guó)家工業(yè)化程度的主要標(biāo)志之一。機(jī)械制造業(yè)中廣泛使用金屬切削液、潤(rùn)滑油等物料，其在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的工件于刀具接觸的切削區(qū)產(chǎn)生大量的熱量作業(yè)下產(chǎn)生液滴蒸發(fā)。這些小液滴會(huì)與工作環(huán)境中水粒子、粉塵等其他粒子結(jié)合，最終形成油霧[1]。

產(chǎn)生的油霧主要由1～8個(gè)碳原子的烴類及其鹵化物，十一烷、十二烷、苯及苯的衍生物組成，其中四氯乙烯、十二烷、乙苯及對(duì)二甲苯含量較大[2]。對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，同時(shí)也對(duì)工人健康造成一定影響，目前油霧的檢測(cè)方法主要有紫外分光光度法、偏振光法、氣相色譜法和稱量法等[3-6]，國(guó)外對(duì)油霧排放濃度關(guān)注較早，而我國(guó)至今尚未建立空氣中油霧的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

采用非分散紅外法對(duì)某不銹鋼企業(yè)冷軋車間空氣進(jìn)行油霧濃度檢測(cè)。

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

本檢測(cè)方法原理為根據(jù)油中烷烴的—CH3,—CH2—在近紅外區(qū)（3.4 μm）附近存在伸縮振動(dòng)吸收帶，從而利用可吸收紅外光在3.4 μm的單一波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定。

1.2 儀器和設(shè)備

粉塵采樣器：型號(hào)TFC-30，流量0～10 L/min；非分散紅外測(cè)油儀：型號(hào)OCMA-350,量程0～200 mg/L，日本HORIBA公司；比色管；混合纖維濾膜。

1.3 試劑

四氯乙烯：經(jīng)過(guò)硅酸鎂層析柱；機(jī)油：不銹鋼企業(yè)冷軋機(jī)組采用的純機(jī)油。

1.4 樣品準(zhǔn)備與處理

準(zhǔn)備：用混合纖維濾膜采集60 L空氣中油霧，第1層濾膜孔徑為 5 μm，第 2層濾膜孔徑為 0.4 μm；

處理：①將采集的樣品移入比色管中，加入經(jīng)過(guò)硅酸鎂層析柱的四氯乙烯10 mL，萃取5 min；②萃取后溶液用非分散紅外法測(cè)定，記錄3.4 μm波長(zhǎng)處吸光度，根據(jù)外標(biāo)法定量，從而得到車間空氣中油霧濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

以該企業(yè)純機(jī)油為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，四氯乙烯為溶劑，配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品，測(cè)得不同濃度標(biāo)樣對(duì)應(yīng)的吸光度見(jiàn)表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的數(shù)據(jù)

以 3.4 μm 波長(zhǎng)處吸光度(A3.4)為縱坐標(biāo)y，以油霧的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)x，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，見(jiàn)圖1。

圖1 油霧的標(biāo)準(zhǔn)曲線

吸光度與質(zhì)量濃度在10～50 mg/L范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，線性方程為y=0.007x+0.003，相關(guān)系數(shù)r=0.999 5，檢出限為 2.015 mg/L。

2.2 樣品測(cè)定

將采集的樣品移入比色管中，加入經(jīng)過(guò)硅酸鎂層析柱的四氯乙烯10 mL，萃取5 min，然后將經(jīng)萃取后的溶液用非分散紅外法測(cè)定，根據(jù)譜圖A3.4=0.091 3，則溶劑中ρ（油霧） = （0.091 3-0.003）/0.007=12.61 mg/L，即車間空氣中ρ（油霧）= （12.61 × 0.01）/0.06=2.10 mg/m3。

2.3 精密度與回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將采集的6個(gè)平行樣品分別獨(dú)立進(jìn)行試驗(yàn)，樣品測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 平行樣品測(cè)試結(jié)果

在空白混合纖維濾膜上滴加質(zhì)量濃度1.084 g/L的標(biāo)準(zhǔn)油溶液1 mL，用四氯乙烯萃取得到加標(biāo)樣品，重復(fù)3次獲得第1組平行樣；第2組平行樣滴加質(zhì)量濃度40 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)油溶液1 mL；第1組為低濃度樣品，第2組為高濃度樣品。加標(biāo)回收測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。經(jīng)過(guò)測(cè)定發(fā)現(xiàn)回收率范圍為93.1%～101%，平均回收率為97.4%，滿足準(zhǔn)確度的要求。

表3 加標(biāo)回收測(cè)試結(jié)果

2.4 方法優(yōu)越性

其他空氣中油霧檢測(cè)方法存在的缺陷：

（1）紫外分光光度法具有操作簡(jiǎn)單、快速、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是因?qū)嶋H樣品一般都有顏色，采用紫外分光光度法測(cè)定時(shí)，樣品的色度會(huì)干擾吸光度的測(cè)定。

（2）偏振光法需用稱量法對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，該法準(zhǔn)確度高，但是繁瑣、費(fèi)時(shí)、操作條件要求嚴(yán)格，不易掌握。

（3）稱量法因?yàn)V膜或者濾筒的纖維可能脫落，在采樣檢測(cè)操作時(shí)，有可能造成稱量誤差，而且金屬加工車間空氣內(nèi)往往同時(shí)存在的粉塵（顆粒物）會(huì)干擾稱量結(jié)果，其重量甚至遠(yuǎn)超油霧。

（4）車間空氣中油霧可能含有高沸點(diǎn)的組成成分，因此采用氣相色譜法會(huì)導(dǎo)致進(jìn)樣口氣化不完全，會(huì)有殘留，而且檢出限也比較高。

本檢測(cè)方法優(yōu)越性：

（1）采用處理過(guò)的四氯乙烯作為萃取劑，在油的特性吸收波長(zhǎng)處沒(méi)有明顯的吸收峰，滿足萃取劑的要求。

（2）四氯乙烯作為萃取劑替代四氯化碳，具有綠色環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。

（3）采用非分散紅外法測(cè)定車間空氣中油霧，簡(jiǎn)便快捷。

3 結(jié)論

（1）采用非分散紅外法測(cè)定車間空氣中油霧，分析方法簡(jiǎn)便，快速。

（2）能夠克服現(xiàn)有紫外分光光度法，偏振光法，稱量法和氣相色譜法油霧檢測(cè)技術(shù)存在的缺陷。

（3）干擾小，定量結(jié)果準(zhǔn)確，回收率高，精密度小于5%。

（4）為空氣中油霧的測(cè)定提供了一種既快速又準(zhǔn)確可行的方法，能夠滿足研究和生產(chǎn)的需要。

（5）能為我國(guó)空氣中油霧標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法的選取提供一定參考。