非分散红外法测定废水中石油类物质的影响因素探讨

何 晨 ，刘学蕊 ，马少华，习 丽

（1.长庆油田公司 第一采气厂，陕西 榆林 718500；2.陕西国防工业职业技术学院，陕西 西安 710300；3.西安瑞杰油田物资实业开发有限公司，陕西 西安 717500）

环境水中石油类是反映环境水质质量的一个重要指标，它同pH值、COD、甲醇及水中悬浮物等指标对于废水处理效果的控制及对排放或回注水水质的评价具有重要的作用。石油类物质漂浮于水体表面，影响空气与水体界面氧的交换。分散于水中以及吸附于悬浮微粒上或以乳化状态存在于水中的油，它们被微生物氧化分解，消耗水中的溶解氧，使水质恶化。

水中石油类物质的测定工作是环境监测中一项重要而又有一定困难的工作，分析石油类物质含量的方法很多，如：红外分光光度法、紫外分光光度法、荧光分析法、振荡吸附法、非分散红外法等。其中，非分散红外法以其灵敏度高、测量范围宽、测定结果可比性好等优点而成为测量水中石油类最有效的方法。

1 实验部分

1.1 原理

非分散红外法是利用石油类物质的甲基（-CH3）、亚甲基（-CH2-），即 C-H 键自身化合物的一个特征，在近红外区3.4～3.5μm波长处有特征吸收作为测定水样中含油量的基础。不同的油（植物油、动物油、矿物油等）在这一波长范围内有同样的灵敏度，由光能吸收与样品中的油浓度成正比的关系进行油份浓度的定量。

1.2 仪器、原料及试剂

OCMA-350型非分散红外测油仪（日本岛津）；电热恒温鼓风干燥箱；250mL梨形分液漏斗（聚四氟乙烯活塞）；硬质玻璃硼酸细口采样瓶。

实验原料为含石油类的废水水样、2008年由国家标准物质研究中心研制的编号为205935和205936的石油类标准物质，石油类含量分别为30.3mg·L-1（不确定度为±1.7），71.3mg·L-1（不确定度为±4.3）标准物质。实验试剂有萃取剂S-316（六氟四氯丁烷）、50%HCl、无水 Na2SO4、NaCl、活性炭粉末。

1.3 实验方法

1.3.1 步骤 本实验所采用的方法取自中华人民共和国国家标准《水质石油类和动植物油测定非分散红外光度法》（GB/T16488-1996）。具体步骤如下：取水样于分液漏斗中→用HCl调到pH值≤2→加入少量NaCl颗粒破乳→萃取、振荡，静置分层→用无水Na2SO4过滤→比色→读数、记录→计算。

1.3.2 计算 样品中油份浓度的计算公式为：

式中 C：水样中含油量，mg·L-1；C0：仪器显示读数，mg·L-1；V0：萃取剂加入体积，mL；VW：水样体积，mL。

2 结果与讨论

2.1 化学药品的干扰

将无水Na2SO4和NaCl放入高温炉内在300℃下烘2h，装入磨口瓶中备用。

分析过程中取石油类标准样品20mL，取20mL的S-316萃取，充分振荡后经无水Na2SO4过滤，滤液用分析仪器进行测定。

实验取水样1、水样2和水样3作为实验样品进行分析，比较经过干燥处理的药品和未处理的药品，进行对比分析，结果见表1。

表1 药品未进行处理和处理后的分析结果Tab.1 Analysis consequences of treated and untreated chemicals

从表1数据来看，药品经过处理后分析结果降低了很多（5～10），为了进一步证实化学药品的影响，我们又采用了标准样品进行分析，分析结果见表2。

表2 药品经处理后的分析结果Tab.2 Analysis consequences of treated chemicals

实验结果（表1）说明，经300℃烘干2h后的化学药品使用后分析的最大偏差8.3%，最小偏差0.1%，比先前进行的实验室比对来说，误差在逐渐缩小，而且误差相差不大。

2.2 萃取液过滤方式的影响

滤纸吸收水分和吸附性较强。在实验的过程中发现使用的滤纸都是放置在空气中的滤纸，含水且很有可能有机物吸附在滤纸中，所以使用烘干后的滤纸十分有必要。为此我们将滤纸放在真空干燥箱内在110℃烘1h后，放在干燥皿中备用。

沙芯漏斗的特点是，孔眼分布均匀，根据资料显示，使用沙芯漏斗也可以减少操作的误差，所以我们将烘干的沙芯漏斗和烘干的滤纸对标准样品和同一批次水样进行试验，试验结果如下。

分析过程中取石油类标准样品20mL，取20mL的S-316萃取，充分振荡后经烘干的无水Na2SO4过滤，滤液用分析仪器进行测定，结果见表3。

表3 几种过滤方式的分析结果比较Tab.3 Compared analysis consequences of different filtration

2.3 仪器开机时间过长的影响

仪器使用说明书上要求，开机时间不得过长（一般不能超过2h），且对于更换不同批号的溶剂、电源关闭一周以上、仪器通电时间超过4h等情况，测量前必须对仪器进行零校准和满刻度校准，否则会影响仪器的精度，增大测量误差。对于仪器本身来说，其原理是利用特定物质的红外吸收来进行测量的。仪器开机时间越长，测量室的温度就越高，对红外吸收的影响也就越大。

实验以仪器刚稳定为零点开始计时，同时对仪器进行零校准，然后记录在不同等候时间下零标准液的测量值。

表4 开机时间对测定结果的影响Tab.4 Influence of uptime on determine consequences

图1 测定结果随开机时间的影响趋势图Fig.1 Trend chart on the influence of uptime on determine consequences

2.4 待测水样的干扰

在测定部分水样时，有时会遇到萃取分离后的水样仍浑浊、粘稠，无法过滤的现象，对于此种情况的萃取液，不能直接放入仪器进行测量，必须进行相应的处理。解决办法有以下几种，即可以采取增加萃取剂的用量、改变溶液的酸碱度、加大NaCl的投入量或降低萃取振荡的剧烈程度等来破坏这种粘稠现象。

具体在测量过程中，增大萃取剂的体积可以稀释水样，或增大HCl的加入量以保证水样被完全酸化。当降低萃取振荡的剧烈程度时，发现也有一定影响，认为原因可能有两点：（1）水样中被萃取的油类物质与水样比重接近，剧烈振荡时混在一起后不易分层；（2）水和水中的油之间，羟基和羧基产生氢键作用，剧烈振荡后形成了水包油的乳化状态。因此，根据盐析原理，在发生萃取后的水样仍粘稠无法过滤这种情况时，可先放掉水相，在乳浊液中加入NaCl水溶液，再次振荡，静置，即可过滤。

3 结论

（1）化学药品对石油类分析影响较大。我们在实验前必须对其进行烘干、密封等处理，从而消除有机物使药品干燥、无污染，这样可以保证分析结果有较高的准确率和较好的重复性。

（2）烘干的砂芯漏斗和烘干的滤纸在分析结果上没有大的差别，但是测定过程中的稳定性要好于未烘干的滤纸。鉴于滤纸在使用方面更加方便，所以使用烘干的滤纸作为过滤介质还是比较好的。

（3）分析仪器开机时间不得过长（一般不能超过2h），且必须进行开机校准。

［1］庄昌伟，王克云，张同亮，等.使用OCMA-350非分散红外测油仪测量水或废水中石油类的探讨［J］.四川环境，2001，20（1）:70-72.

［2］何志慧.OCMA350非分散红外线测油仪在污水石油类分析中的应用［J］.现代科学仪器，2001，（2）:65-66.

［3］梁书苓，谢如慧，李军，等.非分散红外法测定污水中石油类的难点及解决方法［J］.油气田环境保护，2004，11（1）:39-41.