红外分光光度法测定石油类的操作与数据分析

艾维嘉

（延安水文水资源勘测中心,陕西 延安 716000）

水环境中石油类的污染物含量是反映水体状况的重要指标之一,而石油类污染主要是由于工业废水和生活污水的排放所造成的。石油类物质在废水中对整个水体有极大的破坏性,例如石油类碳氢化合物,几乎是漂浮在水体的表面,隔绝氧气的进入,再加上水体内部存在的石油化合物,微生物在分解它们的过程中,会消耗大量的氧气,最终导致整个水体严重缺氧,水体恶化。因此,要对污水中石油类物质进行有效测定是非常复杂的。红外分光光度法是目前工业废水检测中常用的方法之一,本文从标准曲线的建立、检出限检验、标准样品的测定以及加标回收率的测定等方面进行验证。经过数据的整理和分析,最终确定红外分光光度法对工业废水和生活污水中石油类监测资料是可适用性的。

1 方法内容

（1）方法原理

方法原理：当pH ≤2 的水样使用四氯乙烯萃取后再测定油类；用硅酸镁将萃取液吸附,去除动植物油类等极性物质,最终测定石油类。油类和石油类的含量分别由波数为2930 cm-1（CH2基团中C-H 键的伸缩振动）、2960 cm-1（CH3基团中C-H 键的伸缩振动）和3030 cm-1（芳香环中C-H 键的伸缩振动）处的吸光度A2930、A2960和A3030,根据校正系数然后进行计算；动植物油类的含量等于油类与石油类含量的差值[1]。

（2）方法依据

红外分光光度法（HJ 637-2018）。

（3）方法适用范围

本标准规定了测定水中石油类和动植物油类的红外分光光度法。适用于工业废水和生活污水中石油类和动植物油类的测定。

当取样体积为500 mL,萃取液体积为,使用4 cm 石英比色皿时,方法检出限为0.06 mg/L,测定下限为0.24 mg/L。

（4）实验仪器及试剂

1）仪器设备

OL1020 型红外分光油分析仪。

2）试剂材料

盐酸：ρ（HCl）=1.19 g/mL,优级纯；盐酸溶液：1+1；四氯乙烯（C2Cl4）；硅酸镁（MgSiO3）：150μm～250μm（100 目～60 目）分析纯；无水硫酸钠（Na2SO4）；石油类标准使用液：ρ=1000 mg/L。

2 实验部分

2.1 测定条件控制

实验室配有空调和温湿度表从而能够对实验室的温湿度进行调控,以及通风橱进行通风换气。实验室的温度需要满足5℃～35℃的范围,湿度应≤85%的要求,全程对温湿度进行监控。

2.2 标准曲线的建立

根据标准《水质 石油类和植物油类的测定 红外分光光度法》（HJ 637-2018）条款8.2,将萃取液转移至4 cm 石英比色皿中,以四氯乙烯作参比,标准曲线需含4 个校准标准浓度点,其浓度分别为0.00 mg/L、5.0 mg/L、25.0 mg/L 和50.0 mg/L。以石油类的浓度（mg/L）为横坐标,以相对应的吸光度值为纵坐标,连续做7 天,并绘制标准曲线[1]。

使用红外分光油分析仪分析,检测的标准曲线相关系数需达到0.999 以上。测定值与标准值的相对误差在±10%以内,则校正系数可采用,否则必须重新测定校正系数并进行检验,直至满足条件为止。

2.3 标准样品的测定

（1）对石油类有证标准样品（编号：BW021001Z；名称：四氯乙烯中石油类；批号：337202；标准值：40.1 ug/mL；扩展不确定度（K=2）3.2）进行测定,每天测定1 批,每批次样品平行测定2 次,连续7 天,并分别计算平均值、相对误差。

（2）稀释方法为从安培瓶取5 mL 溶液,迅速移入100 mL容量瓶内,用四氯乙烯定容至刻度线混匀后使用。

2.4 空白样品的测定

（1）空白样品为实验所用的超纯水,每次量取500 mL。

（2）按照实验步骤,连续7 天进行测定。

3 测定数据的分析

3.1 标准曲线的数据分析

该次试验实验室环境不变,连续做7 天,以50.0 mg/L 的标准溶液为最高浓度点,以浓度0.00 mg/L、5.0 mg/L、25.0 mg/L和50.0 mg/L 为横坐标,相对应的吸光度值为纵坐标,绘制标准曲线图,见表1。

3.2 相关系数

根据表1 数据,连续7 天测定的相关系数分别为0.99920、0.99982、0.99982、0.99941、0.99941、0.99942、0.99920,每天测定的标准曲线的相关系数均满足仪器R＞0.9990 的要求。

3.3 检出限检验

（1）操作步骤

按照样品分析的全部步骤,重复n=7 次（n ≥7）空白实验,将测定结果换算成样品中的浓度或含量,计算7 次平行测定的标准偏差,按照公式方法进行方法检出限的计算。

式中：MDL 为方法检出限；n 为样品平行测定次数；t 为自由度为n-1,置信度为99%时的t 分布（单侧）；S 为n 次平行测定的标准偏差。其中,当n 次自由度为n-1,置信度为99%时的t 分布（单侧）值。

（2）结果及数据分析

检验结果表明以纯水为空白样品,取实验室超纯水做7天空白测定,其浓度为0.002 mg/L～0.004 mg/L,计算出平行测定的标准偏差,方法检出限,并满足（HJ 637-2018）相关的要求,见表2。

表2 检出限记录表 单位：mg/mL

3.4 标准物质测定数据分析

对有证的标准样品分批次进行检测,每日分别测定1 批次,而每批次样品需平行测定2 次,经过7 天不间断连续检测后,计算出平均值X、相对误差RE（%）。其中相对误差不得超过5%,见表3。

表3 标准样品测试数据 单位：ug/mL

3.5 天然水样加标回收率的测定分析

（1）工业废水加标回收率的测定

对工业废水进行加标回收测定,取样体积是500mL,加标量是5 mL（使用液浓度是100 mg/L）,进行14 次平行测定,计算回收率测定平均值。回收率结果测定见表4。

（2）生活污水加标回收率的测定

对生活污水进行加标回收测定,取样体积是500 mL,加标量是10 mL（使用液浓度是100 mg/L）,进行14 次平行测定,计算回收率测定平均值。回收率结果测定见表5。

表5 生活污水回收率测定表

4 实验过程中注意事项

1）实验过程中产生的废液和废物应分类收集并委托具有资质的单位处理。

2）实验中应按规定正确穿戴防护服及面罩,由于实验中使用的四氯乙烯具有毒性且挥发,所以该实验应在通风的橱中进行操作。

3）样品和空白试样制备所使用的四氯乙烯应为同一批号。

4）石英比色皿壁上的水印及污渍会影响测定数据,因此在每日在使用前都需仔细检查。

5 结论

在实验室条件不变情况下,通过标准曲线的建立,检出限检验,标准样品的测定以及加标回收率的测定最终得出各项数据,均符合标准HJ 637-2018 的相关要求。结果表明,红外分光光度法对工业废水和生活污水中石油类的监测资料是可适用的。