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天津市能譜科技有限公司
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油是指由多種高級脂肪酸與甘油生成的酯,它包括各類動物油和植物油,而礦物油(石油類)的主要成分是指各種烴類。油是國家環(huán)保決策實行污染物達標排放和總量控制項目之一,在水質(zhì)污染物中,油污染的危害性僅次于CODcr。我國每年有近8萬多噸的油類污染物排放,油漂浮在水體表面,影響空氣與水體界面間的氧交換;分散于水中的油可被微生物氧化分解,消耗水中的溶解氧,使水質(zhì)惡化。油類物質(zhì)對水體的污染已成為全球關(guān)注的問題。水體中油類物質(zhì)的測定是一個十分重要但又是十分復(fù)雜的問題,因此油類物質(zhì)的測定方法又長期沒有得到統(tǒng)一。測定油類物質(zhì)的主要方法有:重量法、比重瓶法、比濁(變換溶劑)法、比濁(超聲波)法、氣相色譜法、電阻法、熱解法、紫外分光光度法、熒光法、非分散紅外法、三波數(shù)紅外分光光度法等等,各種方法都存在局限性。根據(jù)長期從事污水檢測的經(jīng)驗,將重量法和紅外光度法分別從以下幾個方面進行了一系列的比較。
一.方法原理
重量法(CJ/T51-2004)的原理:以硫酸酸化樣品,用石油醚從樣品提取油類,蒸發(fā)去除石油醚,再稱其重量。
紅外測油儀中使用的紅外光度法(GB/T16488-1996)的原理:用四氯化碳萃取水中的油類物質(zhì),測定總萃取物,然后將萃取液用硅酸鎂吸附,經(jīng)脫除動植物油等極性物質(zhì)后,測定石油類??傒腿∥锖褪皖惖暮烤刹〝?shù)分別為2930 cm-1(CH2基團中C—H鍵的伸縮振動)、2960 cm-1(CH3基團中的C—H鍵的伸縮振動)和3030 cm-1(芳香環(huán)中C—H鍵的伸縮振動)譜帶處的吸光度A2930、A2960、A3030進行計算。動植物油的含量按總萃取物與石油類含量之差計算。
從以上兩種方法的原理中可看出,重量法測定的是酸化樣品中可被石油醚萃取的、且在試驗過程中不揮發(fā)的物質(zhì)總量。在溶劑去除過程中,部分輕質(zhì)油隨之揮發(fā),會有明顯損失。又由于石油醚對油有選擇性的溶解,石油類中的較重組分中可能含有不為溶劑萃取的物質(zhì)。因此用石油醚萃取的重量法測定油類物質(zhì)往往不徹底,測定結(jié)果偏低。而且重量法測定的只是水中可被石油醚萃取的物質(zhì)總量,不能準確測出樣品中石油類和動植物油的含量。紅外光度法不受油品成分結(jié)構(gòu)的影響,在紅外吸收光譜中,不但考慮了亞甲基CH2基團中C—H鍵,甲基CH3基團中C—H鍵,還考慮了芳香環(huán)中的C—H鍵,因此測定油類物質(zhì)比較完全。而且用此方法萃取時用的是四氯化碳溶劑,此溶劑只含有C—Cl鍵,因此不會影響上述三種C—H鍵的紅外吸收。用此方法可以準確地測定出石油類和動植物油。由此可見,紅外光度法比重量法更適合水中油類物質(zhì)的分析測定,這也是分析方法的一種進步。
二.方法的適用范圍及排放標準
重量法(CJ/T51-2004)只適用于測定城市污水中的油,適用范圍狹窄。而紅外光度法(GB/T16488-1996)適用于地表水、地下水、生活污水、工業(yè)廢水中石油類和動植物油的測定。另外在環(huán)境監(jiān)測中還可用于餐飲業(yè)的廚房油煙的測定,適用范圍相當(dāng)廣泛。在中華人民共和國《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中,將紅外測油儀中使用的紅外光度法作為檢測油類物質(zhì)的標準方法。在中華人民共和國城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標準《污水排入城市下水道水質(zhì)標準》(CJ3082-1999)中,分別將重量法和紅外光度法作為檢測油類物質(zhì)的標準方法。
用不同的方法測定油類物質(zhì),其排放標準也不同。排放標準見下表1。
排放標準編號 污染物 排放標準值(mg/L) CJ 3082-1999 油脂 100 礦物油類 20 GB8978-1996 石油類 10 10 30 動植物油 20 20 100 三.萃取溶劑
重量法萃取時使用的是石油醚溶劑,此溶劑沸程為30℃-60℃,極易揮發(fā),易燃,其蒸氣與空氣能形成爆炸性混合物,因此一般當(dāng)溫度超過30℃時此方法就不能使用,這樣就給城市污水的監(jiān)測帶來了極大的局限性。而紅外光度法萃取時使用的溶劑是四氯化碳,四氯化碳對于油類是一種優(yōu)良的溶解溶劑,而且四氯化碳沸點為76.5℃,其使用不會受到外界溫度的限制。紅外光度法對四氯化碳的純度要求較高,有時不同批號的四氯化碳空白值也存在較大差異。因此當(dāng)同批樣品較多時,應(yīng)將多瓶四氯化碳混和后使用,以減少四氯化碳空白值的變動對最終測定結(jié)果的影響。但必須注意到四氯化碳是一種有毒溶劑,長期使用會影響操作者的身體健康,吸入過量會引起中毒,因此必須在通風(fēng)良好的環(huán)境下操作。
四.操作過程
重量法測定樣品時,操作時間長,方法繁瑣,對于油含量很低的樣品測定誤差大,但其測定成本相對來說較低。紅外光度法測定樣品時,簡便快速,方法成熟,而且目前國內(nèi)外有許多自動化程度相當(dāng)高的紅外測油儀,其操作簡單,分析效率高,精度也相當(dāng)高。
五.檢出限
重量法的檢出限為5mg/L,小于5 mg/L的樣品誤差大。而紅外光度法的檢出限可達到0.1mg/L,對于油含量很小的樣品其測定結(jié)果也準確可靠,這是紅外光度法最顯著的優(yōu)點。
六.準確度
對于重量法(CJ/T51-2004),目前國內(nèi)還沒有一種專門的標準物質(zhì)來測定其回收率。該方法也沒有明確指出所能達到的精密度。而對于紅外光度法,可使用專門由國家環(huán)境保護總局標準樣品研究所研制的礦物油標準,通過測定標準樣品的回收率和加標回收率來確定檢測結(jié)果的準確度。
以下是對礦物油標準進行回收率和加標回收率的測定,測定結(jié)果見表2。
表2 回收率測定
測定次序 1 2 3 4 5
標準值(mg/L) 5.55 10.4 29.8 56.9 74.5
測定值(mg/L) 5.64 10.3 29.7 57.7 73.6
回收率% 102 99.0 99.7 101 98.8
實驗結(jié)果表明,紅外測油儀用該方法測定的回收率可達到98.8%—102%。