全波长FTIR在水中石油类含量测定中的应用

（浙江省电力试验研究院，杭州310014）

全波长FTIR在水中石油类含量测定中的应用

祝晓峰，朱茵

（浙江省电力试验研究院，杭州310014）

介绍了应用全波长傅立叶变换红外扫描法测量石油类含量的原理、系数确定、回收率测定，并与专用测油仪作比较，结果表明利用全波长傅立叶变换红外扫描法测定水中石油类含量具有准确度高、检出限低等优点。

傅立叶变换；红外光谱；全波长扫描；石油类；测定

化学实验室测定水中石油类和动植物油含量一般都依据GB/T 16488-1996《水质水中的石油类和动植物油的测定红外光谱法》，采用专用的红外测油仪进行检测，其检测结果的准确度难以判定。本文采用全波长傅立叶变换红外扫描法（FTIR）检测水中石油类含量，并对检测结果的准确性和重复性等进行评价。

1 全波长红外光谱法

用四氯化碳萃取水中油类物质测定总萃取物，然后用硅酸镁吸附萃取液，脱除动植物油等极性物质后，测定石油类含量。石油类是多种烃的混合物，从化学结构上看主要含CH3，CH2和芳香环3种基团。总萃取物和石油类的含量由波数分别为2930cm-1（H2基团中C-H键的伸缩振动）、2960cm-1（CH3基团中C-H键的伸缩振动）、3030cm-1（芳香环中C-H键的伸缩振动）谱带处的吸光度A2930，A2960和A3030依据以下公式计算。式中：C为溶剂中化合物的含量，mg/L；X，Y，Z分别为-CH2，-CH3，芳香环C-H键的吸光度系数；A2930，A2960和A3030为对应波数下的吸光度；F为正十六烷在2930cm-1和3030cm-1处的吸光度之比。

专用的红外测油仪通过检测2930cm-1，2960cm-1和3030cm-1的吸光度，根据公式（1）计算样品中的油含量，当样品中的特征波长发生偏移，或者仪器的波数出现偏差时，检测结果会有较大的误差；全波长红外光谱法则在3400cm-1～2400cm-1的范围内扫描样品，得到扫描范围内红外谱图所有特征信息，通过工作站计算2930cm-1，2 960cm-1和3030cm-1附近（可包含一定的偏移量）的吸光度，依据公式（1）计算油含量。

2 校正系数测定和检验

2.1 试剂及仪器

检测用试剂为：正十六烷（分析纯）、姥鲛烷（分析纯）、甲苯（分析纯）和四氯化碳（分析纯）。

检测仪器为Nicolet FT-IR380红外光谱仪。

2.2 标准溶液的配制及谱图扫描

以四氯化碳为溶剂，分别配制100mg/L正十六烷、100mg/L姥鲛烷和400mg/L甲苯溶液。使用1cm比色皿（加盖），分别测量正十六烷、姥鲛烷和甲苯3种溶液红外谱图及在2930cm-1，2 960cm-1和3030cm-1处的吸光度A2930，A2960和

3种溶液的红外谱图分别如图1、图2、图3所示，溶液浓度及吸光度如表1所示。

图1 正十六烷红外谱图

图2 姥鲛烷红外谱图

图3 甲苯红外谱图

表1 3种标准溶液的浓度及吸光度

3种溶液在上述波长处的吸光度均服从于式（1），由此得出联立方程式求解后，可分别得到相应的校正系数X，Y，Z和F。对同一仪器，在特定条件下的X，Y，Z和F保持稳定。

通过上面的数据计算可得：X=103.02，Y= 304.80，Z=1 426.91，F=78.92。

2.3 校正系数检验

分别准确量取纯正十六烷、姥鲛烷和甲苯，按5∶3∶1（V/V）的比例配成混合烃。根据所需浓度，以四氯化碳为溶剂配成适当浓度范围的混合溶液。为了验证校正系数，自配标准溶液进行回收率试验，结果见表2。

表2 校正系数检验数据

试验结果表明，该校正系数的平均回收率为99.25%，回收率在90%～110%的校正系数即能满足实用测定要求。

3 全波长扫描法测量油含量的评价

3.1 测量的重复性

取配制的标准溶液（28.47mg/L）进行6次重复性测量，数据分别为28.13mg/L，28.27mg/L，28.16mg/L，28.19mg/L，28.33mg/L，28.25mg/L，其平均值为28.22mg/L，相对标准偏差0.27%。

3.2 测量的准确性

将配制的一系列标准溶液分别用全波长扫描法（Nicolet FT-IR380红外光谱仪）和专用测油仪（F2000红外光度测油仪）检测，检测数据见表3。

从表3的检测数据看：全波长扫描法的相对误差小（-2.27%～3.50%），检出限低；专用红外测油仪测试的误差大，检出限高，1.43mg/L的标准样品已不能检出。

表3 全波长扫描法和专用测油仪检测数据比对

4 应用中的关键问题

（1）四氯化碳溶剂的使用。四氯化碳溶剂要求纯度尽量高，同次检测最好使用同一批次溶剂。四氯化碳是高毒性溶剂且易挥发，对于仪器有一定的伤害，要注意对仪器的保护，可以对仪器进行吹扫。

（2）特征波长偏移。在实际应用中，复杂样品的特征吸收峰可能会发生一定的偏移，实际检测过程中吸光度的量取不应机械定为某一波数点，而应认定该波数处相应的吸收峰，不然易造成测试结果不准确。

（3）标准溶液的配制。四氯化碳、甲苯、姥鲛烷均具有挥发性，因此在标准溶液的配制过程中，试剂的移取、称量应迅速完成，不要为了配制值凑整而进行多次称重。

5 结语

全波长傅立叶变换红外扫描法测量石油类含量可以给出扫描范围内的谱图信息，具有准确性高、重复性好、检出限低等优点，建议应用于水中的石油类和动植物油的测定、六氟化硫气体中矿物油的含量检测中，以提高检测的准确性。

（本文编辑：徐晗）

Application of Full Wavelength Fourier Transform Infrared Spectroscopy in Determination of Petroleum Content in Water

ZHU Xiao-Feng，ZHU Yin
（Zhejiang Electric Power Test and Research Institute，Hangzhou 310014，China）

The determination principles，coefficient confirmation and recovery rate determination of the application of full wavelength Fourier transform infrared spectroscopy（FTIR）in determination of petroleum content in water are described and the comparison with dedicated petroleum measurement instrument is performed. The results indicate that the determination using FTIR is featured by high precision，low detection limit etc.

fourier transform；infrared spectroscopy；full wavelength scanning；petroleum；determination

TQ016.1

：B

：1007-1881（2012）06-0046-02

2011-10-29

祝晓峰（1983-），男，浙江海盐人，助理工程师，从事化学分析与研究工作。