水中石油和油脂检测方案(红外光谱仪)

智能文字提取功能测试中

检出限版权所有 ◎2014， PerkinElmer， Inc. 保留所有权利。PerkinElmer@是PerkinElmer， Inc. 的注册商标。其他所有商标均为其各自持有者或所有者的财产。 水中的石油和油脂((以下简称 OG)含量对于水的质量和安全性是一个非常重要的指标。水中油会形成表面膜和海岸线沉积而导致环境污染，如果 释放于表面水或地下下还会对人体健康产生威胁。除此之外， OG 还会影响需氧和厌氧的生物过程从而降低废水处理效率。全球的相关监管部门都对进入天然水体或者水库中的工业污水中OG含量有限制，包括我们平常的饮用水中 OG含量也是有明确限制。 水中OG含量通常先用一种非极性碳氢化合物溶剂提取后再用红外吸收光谱测试其提取物。其C-H官能团在3000-2900cm的吸收峰与OG含量直接相关。针对于此测试有很多方法，最常用的溶剂就是使用1，1，2-三氯-1，2，2-三氯甲烷 (CFC-113)或者四氯化碳。但是这些溶剂都是对于臭氧层有破坏的，在蒙特利尔协议下，1996年废除了 CFC-113的使用，2010年开始四氯化碳的使用也是违法的。 本文献介绍了使用四氯乙烯作为溶剂，使用红外吸收光谱对水中 OG 含量进行测试的方法。四氯乙烯对于环境的形象不如 CFC-113和四氯化碳那大大，并且四氯乙烯被广泛应用于纤维织物的干洗。四氯乙烯非常适合 OG含量的测试因为它是一种非常好的有机溶剂并且没有C-H官能团。 实验 设备和试剂 相关附件和试剂如下所示： .玻璃分液漏斗 。容量瓶10mL， 25mL， 50mL 和 100mL 。 Eppendorf 微量移液管 。分析天平 滤纸 ·玻璃漏斗 .250mL宽口玻璃样品瓶，带聚四氟乙烯塞子 ·异辛烷 辛酸 .四氯乙烯(ACS光谱纯) 硫酸 ·蒸馏水 注意：所有试剂和化学品都是 ACS 试药纯级别的(除非有其他规定)，，所用四氯乙烯中不含碳氢化合物的是非常重要的。 准备校准溶液和标准水样 将0.55mL 辛酸和0.72mL异辛烷加在10mL容量瓶中，用四氯氯烯定容至10mL 作为 100mg/mL的校准储备溶液。吸取 2.5mL储备溶液至50mL容量瓶中，用四氯乙烯定容至50mL。使用稀释后的储备溶液作为校准标样(如表1所示)。OG的体积浓度换算成异辛烷和辛酸的重量/体积浓度分别为 773g/L和911g/L。 OG 提取方法 250mL水样或者废水样品用50%硫酸滴定至pH值为2.0，然后加入3-15mL四氯乙烯反复提取。混合提取物用1g硫酸钠过滤干燥后放置到50mL容量瓶中。此方法产生的提取液浓度是原水中OG浓度的5倍。 吸收测试使用的是 PerkinElmer Spectrum 400 FTIR/NIR*傅里叶红外光谱仪(美国 PerkinElmer公司，图1所示)。使用10mm 光程玻璃比色皿进行透射测试，扫描波段3200-2700cm1，分辨率8cm1，扫描时间1分钟，使用纯溶剂作为背景。使用2945cm²和1915cm²之间的最大峰值建立线性回归方程，两个基线基选取3100cm°和2800cm *Spectrum 400 目前已经被 PerkinElmer Frontier IR/NIR所取代，此分析同样可以使用 Frontier IR或者 SpectrumTwo FT-IR 两款红外光谱仪。 Table 1. Calibration Standards. Standard Volume of Concentration Equivalent conc. in mg/L number 5 mg/mL (mg/mL) ofOG in a 250-mL water stock sample extracted into a diluted to 50-mL volume of solvent 10 mL Std1 0.05 0.025 S Std2 0.10 0.050 10 Std3 0.20 0.100 20 Std4 0.30 0.150 30 Std5 0.50 0.250 50 Std6 0.60 0.300 60 Std7 0.70 0.350 70 Std8 0.80 0.400 80 结果与讨论 校正和验证 校准曲线和线性相关性及精度见图2和图3，其相关系数(R2)是0.9999，标准偏差 (SEP) 是 0.002mg/mL，对应水中OG 浓度的范围是 0-0.4mg/mL。 图2.标准样品谱图和校准曲线 此方法用于验证的水中OG标样见实验部分。选取浓度范围5-80mg/mL的标样5个通过完整分析方法处理。当模型预测值与真实值(假设提取效率100%)拟合曲线，发现斜率为0.93，说明提取效率为93%。非常高的相关系数说明提取效率是无限接近93%这个值的，这就可以通过此提取效率来计算真实 OG值。校准提取效率后，对于原水中OG样品，其最大浓度为0.8mg/mL， 其标准偏差即为 0.004mg/mL。 图3.实际样品浓度与预测值的曲线图。虚线代表的是完美拟合，而系统偏差的导致原因是由于提取效率大约为93%。 回收率 任何包含提取步骤的分析方法都有不完全提取导致的负面影响。针对于此就有了回收率的研究。用相同体积的辛酸和异辛烷混合后置于容量瓶中，抽取15微升(12mg)此溶液加入水样中，表2是实验结果。其回收率是比较高的但是范围在91%-97%之间变化，这表明了溶剂提取几乎回收了所有OG而只有很少一些会产生负面形象。 Sample % Recovery Water sample 1 91.86 Water sample 2 90.82 Water sample 3 94.11 Water sample 4 93.44 Water sample S 96.10 Water sample 6 96.06 在校正过程中，很多误差都与浓度成正比，越高的浓度上限会有一个更高的检出限。因此选取了一系列低浓度标样(标3)和建立一个低浓度模莫(图4)。 Table 3. Standards Used for the Detection-Limit Study. Standard Concentration Equivalent conc. in mg/L of OG in a number (mg/mL) 250-mL water sample extracted into a 50-mL volume of solvent DL1 0.002 0.4 DL2 0.003 0.6 DL3 0.004 0.8 DL4 0.005 1.0 在不考虑提取过程中预富集因素的影响下，标准偏差为0.0001mg/mL说明检出限低于 0.0005mg/mL。实验证明氐低浓度时，提取效率也可以保证，并且水中 OG含量的检出限可以达到 0.1mg/L。 图4.低浓度模型预测值与实际值曲线 使用 PerkinElmer Frontier 或者 Spectrum Two 系列傅里叶红外光谱仪能够对水中石油和油脂定量进行完美的优化，方法呈现很好的线性和准确性，检出限可以达到 0.5mg/L。在这个分析试验中四氯乙烯是一种非常合适的溶剂，并且相比 CFC-113 和四氯化碳而言，它对环境的影响更小。 ( 参考文献 ) ( 1. ASTM°D7066-04： Standard t est method f or dimer/trimer of chlorotrifluoroethylene (S-316)recoverable Oil and Grease and Nonpolar material b y Infrared d etermination， 2004. ) ( 2. APHA Method 5520C Partition-Infrared method： Standard method f o r the examinationof Water and Wastewater， 1 999. ) 3. EPA， Method 418.1： Petroleum Hydrocarbons(Spectrophotometric Infrared) 1978. 4. ICH Harmonised Tripartite Guideline/Validationof Analytical Procedures： Methodology Q2R.