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水体中石油测定方法

发布时间:2018-12-10 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:2456

测定水体中石油的方法较多,有重量法、荧光法、紫外分光光度法、红外光度法和气相色谱法等,中国环境保护标准《水质石油类和动植物油类的测定》和中国国家标准《生活饮用水标准检验方法》分别红外分光光度法和非分散红外法为水质石油类测定的标准方法。

重量法是常用于污染源的分析方法,它的优点是不需要特殊的仪器与试剂,测定结果重复性好、准确度高,且方法不受油品的限制,但操作复杂,灵敏度低(只适用于测定10mg/L以上的含油水样),分析时间长,需要耗费大量的石油醚,且水中的挥发油类会有部分损失。

紫外分光光度法操作简单,灵敏度与精确度较高,测定结果与红外光度法接近,适用于生活饮用水及其水源水中石油含量测定,缺点是标准油的获取比较困难,数据可比性差,不能统一配制标准物质进行测定。

荧光法(荧光光度法、荧光分光光度法)是最灵敏的石油测定方法,但当油品组分中芳香烃的数目不同时,所产生的荧光强度差别很大。

红外分光光度法与非分散红外光度是目前石油测定最为准确可靠的方法,两者的区别在于仪器的原理不同和测定的波长不同,红外分光光度法使用的是三波长(波数)测定法,通过计算联立方程得到结果,而非分散红外光度法是使用一个包含上述三个波长的窄带红外滤光片,测定石油样品在某一波长(波数)下的吸收,与标准油对照后计算油的含量。

1.重量法水样经石油醚萃取后,蒸发去除石油醚,称量,计算水中石油的含量。该法测定的结果为水中可被石油醚萃取物质的总量。

将水样倾入1000ml分液漏斗中,记录水样体积,加入5 ml硫酸,摇匀放置15分钟。如采样瓶壁上沾有石油,应先用石油醚洗涤采样瓶,将石油醚并入分液漏斗中。每次用20m1石油醚,振摇萃取5分钟,连续萃取2~3次,每次用20m1氯化钠饱和溶液洗涤石油醚萃取液2~3次,弃去水样,合并石油醚萃取液于原分液漏斗中。然后将石油醚萃取液移入锥形瓶中,加入无水硫酸钠脱水,放置过夜。用预先以石油醚洗涤的滤纸过滤,收集滤液于经70℃于燥至恒重的烧杯中,用少量石油醚依次洗涤锥形瓶、无水硫酸钠和滤纸,合并洗液于滤液中。将烧杯于70℃水浴上蒸去石油醚。于70℃恒温箱中干燥1小时,取出烧杯,置于干燥器内,冷却30分钟后称重。

水中含有磺化环烷酸盐类或环烷酸将干扰测定,可用硫酸酸化水样以消除干扰。

2.紫外分光光度法石油中所含的具有共轭体系的物质在紫外区(200~400nm)有特征吸收,通过测定一定波长的紫外吸收,与标准比较可求出样品中石油的含量。

将水样倾入分液漏斗中,每升水样加入5m1(1+1)硫酸溶液和20g氯化钠,摇匀使溶解。用石油醚洗涤采样瓶,将洗涤液倒入分液漏斗中,充分振摇3分钟(注意放气),静置分层,收集石油醚萃取液于容量瓶中。另取10ml石油醚按上述步骤再萃取一次,合并萃取液于25 ml容量瓶中,加石油醚至刻度,摇匀。用无水硫酸钠脱水。

取具塞比色管,分别加入石油标准溶液,用石油醚稀释至刻度,配成标准系列。于一定波长处(一般原油可选择256nm),用1cm光程石英比色皿,以石油醚为参比,测量样品管和标准系列的吸光度。制作标准曲线并计算水样中石油的质量浓度。

若取1000ml水样测定,则该方法最低检测质量浓度为0.005mg/L。

该方法测定时需要注意的是:①每次测量,包括样品萃取、标准液配制、参比溶剂均应使用同批石油醚;②应根据水样中油品的不同选择适合的测量波长。具有苯环的芳烃化合物主要吸收波长位于250~260nm;含共扼双键的化合物主要吸收波长位于215~230nm。不同油品具有不同的吸收特征:一般原油的两个吸收峰位于225 nm和256nm,其他油品如燃料油、润滑油的吸收峰与原油接近,部分油品仅一个吸收峰,经精炼的一些油品如汽油则无吸收,因此,在测量中应注意测量波长的选择,原油和重质油可选256nm,轻质油可选225 nm ;③石油是一种多组分的复杂混合物,无确定的化学成分,且随产地不同组成各异,有条件时最好从污染的水体中或从污染源中取得测定的标准物;④市售石油醚常含有芳香烃杂质,在紫外区有吸收从而干扰测定,因此使用前应于分光光度计上检查其纯度。在波长255 nm处,以纯水为参比测定石油醚的透光率,若透光率<85%,需进行脱芳处理:将60~100目的粗孔微球硅胶和70~120目的中性氧化铝于150~160℃加热活化4小时,趁热装入直径2.5cm、长75cm的玻璃柱中,硅胶高度为60cm,上面覆盖5cm厚的氧化铝层,将石油醚通过此柱收集于试剂瓶中,检查合格后方可使用。

3.荧光光度法水中微量石油经二氯甲烷萃取后,萃取物中具有共轭体系的物质在紫外区有特征吸收,在紫外光激发下可发射荧光,荧光强度与石油含量成线性关系,可用荧光光度计或在紫外线灯下目视比较定量。

取不同体积石油标准溶液置于比色管中,加二氯甲烷至刻度,配成标准系列。

取水样或稀释水样置于分液漏斗中。对非中性水样可用稀磷酸或氢氧化钠调节水样pH为中性。加入磷酸盐缓冲溶液、二氯甲烷,振摇萃取,静置分层,收集二氯甲烷萃取液于石英比色皿中。

将标准系列及样品依次置于荧光光度计中,激发光波长365nm,测量荧光强度。绘制标准曲线,从曲线上查出石油的质量。若不具备荧光光度计,也可在紫外灯下目视比较荧光强度。

测定时需要注意的是:①测定前,使用硫酸奎宁标准溶液调节仪器荧光强度为95%,以校正荧光光度计;②如二氯甲烷中含荧光物质,可于每500ml溶液中加入活性炭数克,混匀,水浴上重蒸馏后使用;③由于不同石油产品的荧光强度不一,本法所用石油标准应取自污染水体的石油品种。或者可取污染源水,调节至pH6~7,用二氯甲烷萃取,萃取液于50℃水浴上蒸去溶剂,以萃取物配制标准溶液。

4.荧光分光光度法在300~400nm范围内,用荧光分光光度计扫描石油标准溶液,选择最大激发和发射波长。水样中石油经石油醚(或环己烷)萃取后,于特定波长下,测定发射荧光的强度进行定量。

将水样倒入分液漏斗中,加入(1+3)硫酸溶液酸化水样、适量氯化钠固体,用石油醚萃取3次,合并萃取液于比色管中,用石油醚稀释至刻度。

在选定的激发和发射波长下,将标准系列中浓度最高管的荧光强度调节为95%左右,依次测量各标准管和样品管的荧光强度。

本法最低检出质量为0.0025 mg。若取250m1水样测定,最低检测浓度为0.01mg/L。本法适用于生活饮用水及其水源水中石油的测定。

该方法在紫外区有吸收的物质不一定能产生荧光,因此,与紫外法相比,荧光法测石油时的正千扰因素少,但可使石油荧光猝灭的物质以及对激发波长的紫外光有吸收的物质可能会产生负干扰。

5.红外光度法红外光度法是指根据油类物质中碳氢键(C-H)的伸缩振动在红外光谱区产生特征吸收从而测定油类的方法,根据具体测定原理的不同,红外光度法分为红外分光光度法和非分散红外光度法。其方法原理:①红外光度法。总油和石油类的含量均由波数分别为2930cm-1(-CH2基团中C-H键的伸缩振动),2960cm-1(-CH3基团中的C-H键的伸缩振动)和3030cm-1(芳香环中C-H键的伸缩振动)谱带处的吸光度进行计算,其差值为动植物油类浓度;②非分散红外光度法。利用油类物质的甲基(-CH3)和亚甲基(-CH2)在近红外区(2930cm-1或3400nm)的特征吸收进行测定。

将水样倒入分液漏斗中,加入盐酸溶液酸化,用四氯化碳分次洗涤采样瓶后倒入分液漏斗中,加入氯化钠固体,摇匀使其溶解,振摇,静置分层。将萃取液经已放置无水硫酸钠的玻璃砂芯漏斗滤入容量瓶内。用四氯化碳重复萃取一次。取适量四氯化碳洗涤玻璃砂芯漏斗,洗涤液一并注入容量瓶,用四氯化碳定容。

若水样中石油和动植物油的含量较低,可采用絮凝富集萃取法,即在水样中加入硫酸铝溶液,搅匀后边搅拌边逐滴加入氢氧化钠溶液,生成絮状沉淀后沉降30分钟,弃去上层清液,加盐酸溶液溶解沉淀,用四氯化碳萃取。

将萃取液分成两份,一份直接用于测定总萃取物,另一份被硅酸镁吸附后,用于测定石油。

以四氯化碳做参比溶液,使用适当光程的比色皿,在红外分光光度计或非分散红外测油仪上测量吸收值,分别测量萃取液和硅酸镁吸附后滤出液的吸光度,并分别计算总萃取物和石油类的含量。

本法适用于地面水、地下水、生活污水和工业废水中石油类和动植物油的测定。当确定水中动植物油含量极低时,可将水样用四氯化碳萃取后直接测定石油类,适用于生活饮用水及其水源水中石油的测定。四氯化碳有毒,易挥发,操作时要谨慎小心,并在通风橱内进行。

该方法需要说明的是:①红外分光光度法采用三个分析波长、三个典型结构化合物来配制“标准油”,对芳香烃含量不同的石油样品皆有较好的适应性,能够得到较为准确的分析结果。非分散红外光度法由于没有考虑到芳香烃化合物,待测样品与“标准油”的芳香烃含量差异可影响分析结果的准确性,即对不同组成的待测样品适应性较差,因此非分散红外光度法采用的标准油品应尽可能选用与污染源相同或相近的油品。当水样中含有大量芳烃及其衍生物时,须和红外分光光度法进行对比试验。②四氯化碳对各种有机物具有良好的溶解性,而有机物基本都有红外吸收,因此应注意检查四氯化碳的纯度。

与特定的污染物不同,石油是由多种化合物组成的混合物,其组分因地域、污染源的不同而异,给测定时标准品的选择带来困难,在测定水体石油的各种方法中存在标准品选择比较混乱、没有统一标准的问题。《水和废水监测分 析方法》第四版(增补版)推荐用污染源油作为紫外法和荧光法的标准油;在环境水质检测国家标准方法(GB/T16488-1996)中,红外分光光度法中以正十六烷、姥鲛烷、甲苯或正十六烷、异辛烷、苯胺按一定比例配成的混合烃作为标准,非分散红外光度法中以污染源油或以正十六烷、异辛烷、苯胺按一定比例配成的混合烃作为标准油,而在《生活饮用水标准检验方法》( GB/T 5750.7-2006)所推荐的非分散红外光度法中,推荐机油(50号)作为标准油。不同方法使用的标准不同,或相同方法使用不同的石油标准,使得监测数据之间缺乏可比性。由于石油成分复杂,单一油品或几种油品的混合物作为标准都会产生一定的偏差。相比而言,从待测水样中提取油品作标准更合理些,但在实际工作中困难较大,尤其是石油污染物含量较低时,通过提取的方式得到足够标准油的工作量太大。水体石油测定中的标准问题还有待进一步研究。

文章来源:《水质理化检验》

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