红外法测定水中油类影响因素的分析

高 奇， 金 鑫， 潘春海

红外法测定水中油类影响因素的分析

高 奇， 金 鑫， 潘春海

（安庆供水集团公司 检测中心，安徽 安庆 246001）

影响红外分光光度法测定工业废水和生活污水中石油类和动植物油类因素很多。从实验试剂的纯度、器皿和玻璃棉洁净性、空白水样、仪器的稳定性、样品萃取时间以及样品采集操作规范等方面进行探究。分析纯和优级纯四氯乙烯在2930 cm-1处吸光度达到45.279 2和10.529 3；加标样（2.00 mg/L）加入未经处理的无水硫酸钠后测定的浓度为2.48 mg/L；经处理的硅酸镁（550℃，4 h/ 6% H2O）振荡吸附后测定样品石油类比未经处理的浓度低0.87 mg/L；自来水空白浓度为0.38 mg/L，高于检测下限值0.24 mg/L；振荡萃取4分钟萃取效果最佳；结果表明：正确的处理试剂、器皿、玻璃棉、萃取时间和空白用水会提升实验结果的准确性。

红外分光光度法；测定；水；石油类；动植物油类

石油类主要是由烷烃、环烷烃及芳香烃组成 ，而动植物油类的主要成分是脂肪酸的甘油酯，油类（石油类和动植物油）物质指标可以反映地表水，废水和污水有机污染的重要综合性指标[1]。油类物质流入环境会破坏自然界生态平衡，严重威胁人类以及动植物的生存[2]。石油类物质可以通过水体和鱼类被人体摄入，会对人体的消化系统产生危害，导致严重腹泻，同时还能引起手脚麻痹，头晕，神经紊乱等症状，对人的免疫系统、肺、皮肤和眼睛等也有一定的毒害作用[3]。

对水中油类进行监测，可以了解水污染的状态；对企业排放废水中油类进行检测，可以了解企业的污染状态；对污水厂排水中油类进行检测，可以了解污水处理系统是否正常。根据相关检测结果，可以制定处理油类指标方案和提出合理的环境整治措施。目前水中油类测定常用方法有五种，主要有重量法[4]、紫外分光光度法[5]、荧光分光光度法[6]、红外分光光度法[7]和非分散红外光度法[8]。重量法操作复杂、灵敏度低、分析时间长且要消耗大量萃取溶剂；紫外和荧光测定法适合水中油类物质复杂程度低的水样；非分散红外光度法没有考虑芳烃类化合物，检测时可能会产生结果差异。

目前污水和废水中油类最常用红外分光光度法进行测定，有生态环境部发布标准《水质石油类和动植物油类的测定红外分光光度法》（HJ637-2018）。HJ637-2018标准方法测定水中石油类和动植物油类的操作程序较复杂，需要经过萃取、过滤、去水，吸附等过程，实验操作中的器皿、仪器和实验试剂都会对测定结果有影响，本文通过探究实验试剂的纯度、器皿和玻璃棉洁净性、空白水样、样品萃取时间和仪器的稳定性，并进行针对性的实验，表明这些因素是可以被解决，进而改善实验测定结果的准确性。

1 实验

1.1 试剂和仪器

实验药品试剂如表1所示，实验仪器如表2所示。

表1 实验药品试剂

表2 实验仪器

1.2 无水硫酸钠处理后加标样品浓度的测定

无水硫酸钠经过550℃处理4个小时，再分别用四氯乙烯洗涤三次后干燥。分别取不同处理后的无水硫酸钠3.0 g加到25.00 mL加标样品（2.00 mg/L）中，振荡4 min后过滤。然后测定不同无水硫酸钠处理后的加标样品油类的含量。

1.3 硅酸镁吸附后样品浓度的测定

取1 000 mL某污水厂出水，盐酸酸化pH＜2，加入100.00 mL四氯乙烯振荡萃取，无水硫酸钠过滤。取3份25.00 mL四氯乙烯萃取液，分别加入5.0 g不同处理后的硅酸镁，振荡吸附20 min，过滤测得石油类浓度。

1.4 标准曲线的建立

工作标准曲线如表3所示；石油类工作标准曲线如图1所示。

表3 工作标准曲线

回归方程：＝1.026 5＋0.001 8，0＝1.026 5，1＝＋0.001 8，＝0.999 9

图1 石油类工作标准曲线

2 结果与讨论

2.1 四氯乙烯的选择

表4是不同规格的四氯乙烯以空石英比色皿（4 cm）为参比，在2930 cm-1处吸光度值。由表4可知，色谱纯和专用测油试剂在2930 cm-1处的吸光度分别为0.028 2和0.021 4，两者都符合HJ 637-2018标准要求，而分析纯和优级纯的吸光度为45.279 2和10.529 3，这两种规格四氯乙烯在2930 cm-1处吸光度偏高。选择四氯乙烯时，使用高级纯试剂或测油专用四氯乙烯。

表4 不同规格四氯乙烯在2930 cm-1下的吸光度

2.2 无水硫酸钠对加标样品的影响

表5是取3.0 g无水硫酸钠分别加入25.00 mL的加标样品（2.00 mg/L）中，振荡4 min，过滤测定样品油类浓度。测定加标样品浓度为2.04 mg/L。加入未经过处理后的无水硫酸钠后，测定加标样品1中油类的浓度为2.48 mg/L。显然，未经过处理的无水硫酸钠与四氯乙烯充分振荡后，四氯乙烯会吸收无水硫酸钠的杂质和水分，从而对吸光度值产生影响[9]，使测定结果偏高。无水硫酸钠经过550℃、4 h处理后，测得加标样品2中油类的浓度为2.35 mg/L，这是因为高温处理后，无水硫酸钠中的杂质被加热分解，但依旧有部分杂质未被处理。无水硫酸钠经过四氯乙烯三次洗涤后，每经过一次洗涤，加标样品中的油类含量逐渐接近加标量。因此无水硫酸钠必须要经过四氯乙烯洗涤烘干处理后再使用，一般经过三次清洗即可。

表5 加标样品的浓度

2.3 硅酸镁对样品石油类含量测定的影响

表6是硅酸镁振荡吸附后测定样品石油类含量。由表6可知，加入不经过任何处理的硅酸镁，振荡吸附后测定的石油类浓度为8.52 mg/L。硅酸镁（550℃，4 h/ 6% H2O）加入后，振荡吸附后测得石油类浓度是7.65 mg/L。样品6的石油类含量测定值偏高0.87 mg/L。由根据公式（动植物油类）＝（油类）－（石油类），样品6的动植物油类浓度低于样品7。由于硅酸镁具有较强的极性，可以吸收动植物油类而不吸收石油类[10]。然而样品6的动植物油类没有被硅酸镁试剂完全吸附，主要是没有经过处理的硅酸镁极性可能受到影响，对动植物油类的吸附效果差。样品8石油类测定值高于样品7，可能是放置在实验室中，吸收了空气中的水分导致硅酸镁极性变差。程家运[9]探究了不同含水量的硅酸镁在对动植物油的吸附能力，硅酸镁含水量小于10%时均对动植物油类有很好的吸附效果。因此在使用硅酸镁之前，一定要处理后密封保存。

表6 不同硅酸镁振荡吸附后石油类浓度的测定值

2.4 实验室用水对空白的影响

潘洁等[11]研究了实验用水对空白值的影响，不合格的空白水样会使空白值偏高。探究实验室自制去离子水、屈臣氏蒸馏水、娃哈哈纯净水和自来水对空白值的影响，如表7所示。自来水的空白值浓度为0.38 mg/L，高于空白浓度最低检测下限值0.24 mg/L。其他空白用水都符合实验所使用的空白用水基本要求。

表7 不同实验用水的空白值

2.5 振荡萃取的时间对加标样品测定值的影响

图2是不同振荡萃取时间空白加标回收水样的测定值，加标量为2.00 mg/L，静置分层30 min。振荡萃取1 min，测定的油类浓度为1.34 mg/L；振荡萃取2 min，测定油类浓度为1.72 mg/L；振荡萃取3 min，测定油类浓度为1.91 mg/L；当振荡萃取时间达到4 min，测得油类浓度为2.04 mg/L。随着萃取时间的延长，测定的加标回收量逐渐接近2.00 mg/L，萃取时间在4 min左右达到稳定。萃取时间短，四氯乙烯没有把水中油类完全萃取吸收，导致实验样品测定值偏低。因此实验过程中，不仅要考虑振荡萃取和静止分层时间还要考虑无水硫酸钠的加入量、硅酸镁振荡速率和时间都需要把控，这些因素都会影响实验结果[12]。

图2 萃取测定浓度随时间变化

2.6 玻璃器皿和玻璃棉对四氯乙烯的影响

表8是清洗玻璃仪器和玻璃棉后四氯乙烯的吸光度值。清洗玻璃仪器和玻璃棉后的四氯乙烯吸光度都大于纯试剂。未经过处理的玻璃器皿和玻璃棉对实验结空白和结果的准确度有影响。在使用玻璃棉和玻璃器皿时，要用四氯乙烯先进行清洗若干遍。特别注意的是，在使用分液漏斗时，尽量采用聚四氟乙烯活塞的分液漏斗，采用玻璃活塞分液漏斗时避免涂凡士林，凡士林属于石油类制品，导致油类测定结果偏高。

表8 清洗玻璃棉和玻璃仪器后的四氯乙烯吸光光度值

2.7 其它影响因素

华夏科创OIL480红外测油仪指导用书，明确要求仪器需要预热30 min，方可使用。实验仪器由于环境的变化，或者仪器受到震动，仪器的稳定性就会受到影响，导致实验结果产生偏差。因此要避免实验室环境发生较大的变动，且仪器要保持良好的状态，每次使用前要检查仪器的稳定性。

油类的密度小于水的密度，油类主要漂浮于水面，所以样品采集时不规范也会影响真实结果。污水中的微生物含量比较多，微生物会消耗水的动植物油类。保存时间过长和环境温度过高，都会容易消耗水中的动植物油类，影响测定结果的准确性。要严格根据GB17378.3和HJ493规范采集和保存样品。

同时测定多个样品时，不同水样的油类和动植物油类的含量不同，用同一个比色皿测定，比色皿会残留上一个样品的油污。两个水样油类浓度相差较大时，测定结果就会受到干扰。所以测定不同样品时，尽量要清洗比色皿。

3 结论

采用红外分光光度法测定污水和废水中的石油类和动植物油类。实验试剂的纯度，玻璃器皿和玻璃棉的洁净程度，空白水样，样品萃取时间，样品采集操作规范以及仪器的稳定性都会对实验测定结果产生干扰。实验时要选用高品质的四氯乙烯；无水硫酸钠和硅酸镁需要经过处理后使用；玻璃器皿和玻璃棉要用四氯乙烯润洗后再使用；严格控制振荡萃取时间，尽量保证仪器稳定性，规范采集和保存水样。

[1] 张学佳, 纪巍, 康志军, 等. 水环境中石油类污染物的危害及其处理技术[J]. 石化技术与应用, 2009, 27(2): 181-186.

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[3] 纪巍. 石油类污染物对水体生态环境的危害[J]. 化工中间体, 2014, 10(11): 6-12.

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Analysis of Factors Affecting the Determination of Oil in Water by Infrared Method

GAO Qi, JIN Xin, PAN Chun-hai

（Anqing Water Supply Group Company, Testing Center, Anhui 246001, China）

There are many factors that affect the determination of petroleum and animal and vegetable oils in industrial wastewater and domestic sewage by infrared spectrophotometry method. The purity of the reagent, cleanliness of utensils and glass wool, blank water sample, sample extraction time, the stability of the instrument and sample collection operation specifications were investigated. The absorbance of analytical grade and premium grade tetrachloroethylene at 2930 cm-1reached 45.279 2 and 10.529 3;standard sample (2.00 mg/L) was added to untreated anhydrous sodium sulfate and the measured concentration reached 2.48 mg/L; The sample concentration of petroleum determined by magnesium silicate (550℃, 4h/ 6% H2O) after shaking and adsorption is 0.87 mg/L lower than that untreated magnesium silicate; The blank concentration of tap water is 0.38 mg/L, which is higher than the lower detection limit of 0.24 mg/L; Extracting for 4 minutes has the best extraction effect. Test results show thatcorrect handling of reagents, utensils, glass wool, extraction time and blank water will improve the accuracy of the experimental results.

infrared spectrophotometry method; determination; water; petroleum oil; animal and vegetable oil

2021-12-08

高奇（1992～），男，安徽枞阳人，硕士，助理工程师；主要从事水质分析检测。

O657.3

A

1009-220X(2022)03-0071-06

10.16560/j.cnki.gzhx.20220306