红外分光光度法测定水和废水中油类的改进

王国军

(成都市双流县环境监测站,成都 610200)

1 前 言

红外分光光度法是测定水中油类的国家标准方法,该法规定,水样分两次用四氯化碳萃取,用装有无水硫酸钠的玻璃砂芯漏斗过滤吸水,定容。萃取物一部分用红外分光测油仪测定总油的含量,另一部分使用硅酸镁在吸附柱中过滤吸附其中的动、植物油等极性物质后,再使用红外分光测油仪测定石油类的含量,动、植物油的含量为总萃取物与石油类含量之差[1]。灵敏度较高,选择性好。但是,用无水硫酸钠吸附萃取液中的水份,由于过滤的玻璃砂芯漏斗易堵塞,时间过长,器皿难洗涤,并且两次萃取的时间过长,操作繁琐[2];对于每个样品均使用 20g左右的氯化钠来盐析,当样品较多时,需要试剂也多,且称量麻烦[3];每个样品萃取后水相和四氯化碳相中的油类物质含量相同,所以用四氯化碳定容后,四氯化碳相中的油类物质浓度降低[4]。使得萃取过程比较繁琐,测定结果的准确性降低。

本文对红外分光光度法测定水和废水中油类物质的操作过程做了改进,采用一次萃取,直接在普通漏斗中吸水和吸附的简单、快速、准确的测定水和废水中油类的方法,不仅节约试剂、简化操作、达到实验的准确性,并且降低了萃取剂对人体的危害和环境的污染。

2 实验部分

2.1 主要仪器及设备

红外分光测油仪 (JDS-109U型)能在 3400～2400cm-1之间进行扫描操作,并配有 1cm和4cm带盖石英比色皿。

分液漏斗 1000mL,活塞上不得使用润滑剂,并配置有 GGC800萃取射流装置。

采样瓶带刻度的广口玻璃瓶 (500mL和1000mL)。

普通定性滤纸 (Φ15 cm)用合格的四氯化碳充分润洗晾干。

比色管 25 mL和 50 mL

容量瓶 100 mL

普通漏斗

2.2 主要药品及试剂

四氯化碳：在2600～3300cm-1之间扫描,其吸光度不超过0.03(1cm比色皿,空气池作参比)。

硅酸镁：60～100目,取硅酸镁于瓷蒸发皿中,置于马弗炉内 500℃加热 2h,在炉内冷却到200℃后,移入干燥器中冷却至室温,转入磨口玻璃瓶中保存。

无水硫酸钠：取硫酸钠于瓷蒸发皿中,置于马弗炉内300℃加热2h,冷却后装入磨口玻璃瓶中保存。

盐酸溶液 (1+5)氯化钠

2.3 实验操作方法

2.3.1 萃取

将按规定采集的水样 (采集时加盐酸酸化至PH＜2)全部倒入分液漏斗中,用 20mL四氯化碳洗涤采样瓶后移入分液漏斗中,再用量筒加 20mL四氯化碳于该分液漏斗中,打开 GGC800射流装置,充分震荡萃取 2min。静置分层后,将萃取液经 10mm厚无水硫酸钠 (用实验同一批次的合格四氯化碳充分润洗,经测定润洗液不含油为止)的普通漏斗流入比色管内。一部分用于测定总萃取物质,另一部分用于硅酸镁吸附测定石油类。

2.3.2 吸附

取比色管内部分滤液经硅酸镁 (用试验同一批次的合格四氯化碳充分浸润,经测定润洗液不含油为止)的普通漏斗吸附流入比色管内[5],用于测定石油类。

2.3.3 测定

用同一批次的四氯化碳调节满度并建立平台,把各种影响消失在平台中。取出四氯化碳分别加入待测水样的萃取液和经硅酸镁吸附后的滤出液,分别测定总萃取物和石油类的含量,按总萃取物与石油类含量之差计算动、植物油的含量。

3 实验与讨论

3.1 标准样品的测定

采用环境标准样 GSB07-1198-2000石油类205934,对红外分光测油仪 (JDS-109U型)进行校验,取标样石油类 205934,5mL于 100mL容量瓶,用四氯化碳定容至 100mL。测定结果如表 1。

表1 以石油类 205934标样对 JDS-109U型红外分光测油仪校验结果Tab.1 The result of calibrating JDS-109U infrared oil analyzer using the petroleum standard spec imen 205934

根据测定结果,其测定值在标准样品的保证值范围内,表明仪器的校正系数可用;仪器的满度大小调节适当,平台建立正确、可靠。

3.2 现场水样的对比测定

严格按照水和废水监测分析方法 (第四版)的水样采集的要求对双流县三星镇污水处理站的水样分别进行平行采集 4次,每份水样 500mL,并加盐酸至 pH小于 2。取其中两份水样进行对比实验,一份按照实验改进的方法进行处理,得到滤液(1#);另一份用国标法进行处理,得到滤液 (2#)。再用红外分光测油仪(JDS-109U型)测定石油类和动、植物油的结果分别如表 2、表 3。

表2 现场采集水样的石油类的测定结果Tab.2 Determination result of petroleum in the on-site sampled water

表3 现场采集水样的动、植物油的测定结果Tab.3 Determination result of an imal and vegetable oil in the on-site sampled water

根据测定结果,滤液 1#和滤液 2#的标准偏差分别为 2.79×10-3和 3.41×10-3;变异系数分别为 0.65%和 0.80%。两者的标准偏差和变异系数都比较接近,且滤液 1#和滤液 2#的测定结果相差0.005 mg/L,表明两种方法无显著差别,改进后的测量能满足满足日常环境监测分析要求。

根据测定结果,滤液 1#和滤液 2#的标准偏差分别为 4.05×10-3和 3.90×10-3;变异系数分别为 1.86%和 1.98%。两者的标准偏差和变异系数都比较接近,且滤液 1#和滤液 2#的测定结果相差0.21 mg/L,表明两种方法无显著差别,改进后的测量能满足日常环境监测分析要求。

3.3 现场水样加标回收率的对比测定

将上述平行采集的另外两份水样,利用环境标准样 GSB07-1198-2000石油类 205934直接加入水样中,通过两种不同方法进行处理,得到滤液 3# (实验改进的方法)和滤液 4#(国家标准方法),测定的石油类的加标回收率结果如表 4。

表4 现场水样加标回收率的测定结果Tab.4 Deter mination of spike recovery using on-site sampled water

根据现场水样加标回收的测定结果,滤液 3#和滤液 4#的加标回收率分别为 91.8%和 93.5%非常接近,表明两种方法测得的结果无显著差别,改进后的测量能满足日常环境监测分析要求。

3.4 实验操作注意事项

3.4.1 四氯化碳必须经检验合格后才能使用,且同一次实验要使用同一批次的四氯化碳,以免除试剂带来的误差。

3.4.2 油污是普遍现象,实验过程中的玻璃仪器,要严格按照规定对采样瓶和分析器皿进行洗涤和保存。在使用硅酸镁和无水硫酸钠之前必须检验其受油污染程度。

3.4.3 标准液中正十六烷在小于 16℃时结晶,因此,在使用仪器前,在稳定的电压下运行预热半个小时以上,且室内环境保持在 17℃～25℃,20%～80%RH,否则影响测量结果的准确性。

4 结 论

4.1 方法改进后,在普通漏斗中用无水硫酸钠过滤吸收萃取液中的水分和用充分润湿的硅酸镁吸附过滤液中的动、植物油的操作,可以避免国标方法中使用玻璃砂芯漏斗容易堵塞、长期使用不易洗涤、过滤缓慢等问题。

4.2 在萃取过程中加入四氯化碳的量,根据现场采集的水样的实际情况加入30 mL以上,以免出现水样太脏吸附大量的四氯化碳,使仪器测定的萃取液过少,光路通过萃取液的表面,影响测定的重现性。4.3 本实验改进后的方法和国标方法测得的结果无显著差别,能够满足实验室测定水和废水中油类的准确度和精确度要求。

[1] 国家环境保护总局〈水和废水监测分析方法〉编委会.水和废水监测分析方法(第四版)[M].北京：中国环境科学出版社, 2002.491-497.

[2] 吴 艳.红外分光光度法测定石油类萃取方法的改进[J].环境科学与管理,2007,32(5)：145-146.

[3] 蔡立根.快速测定饮用水中的石油类[J].污染防治技术, 2007,20(6)：88-89.

[4] 魏光涛,等.红外分光光度法测定焦化废水中的油[J].冶金分析,2007,27(4)：95-97.

[5] 吕 纾.红外分光光度法测定石油类、动植物油前处理的改进[J].环境监测管理与技术,2004,16(5)：93.