水中芳烃检测方案(红外光谱仪)

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作者 Paolo Scardina、Gianluca Copeta 和Paolo Teragni 安捷伦科技公司，意大利 本研究使用 Agilent Cary 630 FTIR 开发了一种水中油类的分析方法，并对其进行了评估。该方法以ASTM D7678-11和 ARPA-APPA 意大利指南 75/2011为基础。 这一新方法使用环己烷作为萃取溶剂，替代了四氯化碳、氟利昂溶剂或氟代溶剂。同时在 Agilent Cary 630 FTIR 上采用创新的 DialPath 液体采样系统。这些改进使分析更安全、更快速并且更经济。 原油是化学组成不同的烃类混合物。其中所含的烃类包括长链烃、短链烃、石蜡烃、萘、芳烃和脂等。其挑战在于通过采用更环保的溶剂建立一种合适的液液萃取方法，，以更低的成本对这些烃类进行快速定量分析。 为使用配备1000 pm DialPath 和标准软件的 Agilent Cary 630 FTIR， 同时为符合 ASTM D7678-11萃取流程的规定，方法中使用环己烷作为萃取溶液。与氟利昂113和四氯化碳等传统溶剂相比，环己烷是更经济和安全的溶剂。这为烃类分析建立了一种更为安全、快速且经济的方法。 近50年来，红外光谱一直是水中烃类分析最快速、最简单的一种手段。这种分析方法以“总烃”形式得出结果。当样品结果超出不同方法(因不同国家/地区而异)所规定的阀值后，就需要使用气相色谱重新分析该样品，川以确定各种类型烃链(Co到C40)的存在。 多个已发表的方法中对不同萃取和分析方法进行了介绍。其中包括 EPA 413.2(总油和脂，1979)、EPAT 418.1(总石油烃，1994)、ASTM D3921(水中的油、脂和石油烃，1996)、ASTM D7066-04(油和脂，2004)、ISO/TR11046(通过 IR 和 GC 测定的土壤中的矿物油含量，11994)、ISO 9377-2(通过 GC测定的烃油指数，2000)以及新的 ASTM D7678-11(水中的总石油烃，2011)。在意大利， CNR 方法5160(1976)、IRSA 方法 402.2 (1994) 和 ARPA-APPA指南 75/2011是主要的参考标准。 Agilent Cary 630 采用的 DialPath 附件创新技术((图1)有助于快速进行液体的 FTIR 透射测量。这款附件在传统透射池的基础上新增了几种优势。附件仅需要少量的液体，一滴便足够进行测量。另外，附件允许快速分析，并且便于清洗。 图2.样品分析 样品前处理 用15mL环己烷(99.9%，光谱分析级)将盐酸酸化的500 mL 样品水溶液通过3个步骤进行萃取(图2)。将3份溶剂收集至50mL 的玻璃试管中，然后用氮气流蒸发装置减少其体积，最后用环己烷将最终体积调整到0.5 mL。或者，对溶剂的最终体积进行称量并采用体积校准因子，从而得到正确的体积。 在1000 pm DialPath 中对浓缩溶剂进行测量，并用环己烷进行背景测量。测量参数见表1所示。 参数 值 仪器 Agilent Cary 630 光源 陶瓷 采样 1000 pm DialPathTM 光学元件 ZnSe 检测器 DTGS 扫描 128 分辨率 4cm 表1.测量参数 校准和验证 采用相同仪器条件对一组用十六烷和异辛烷溶液配制的14个标样进行测量，标样浓度如表2所示。表中的浓度直接代表 500 mL 水溶液中的烃类 (HC) 浓度。 测量 图3显示了所有标样的叠加光谱。以1380 cm为中心的峰与甲基的 CH 弯曲振动有关，峰值高低与烃类浓度直接相关。而环己烷具有环状结构而没有甲基，因此其谱图中没有这个峰。系统对1372-1386 cm之间的峰面积进行了测定，基线范围为1352-1412cm，如图4所示。 名称 总 HC (ppb) 标样F2 165.000 标样A 13200.000 标样B 6600.000 标样C 3300.000 标样D 1320.000 标样E 660.000 标样F 330.000 标样a 13200.000 标样b 6600.000 标样c 3300.000 标样d 1320.000 标样e 660.000 标样f 330.000 标样f2 165.000 零标样 0.000 表2.烃类(HC)标样的农度 oAo 图3.所有标样中的甲基弯曲振动峰 0.40- 图4.甲基的积分参数 校准曲线如图5所示。 图 5.水中总HC的校准曲线 实际样品分析 如上述方法测量样品，并在校准曲线上读数。结果表示为存在的总烃类、油和脂的总和。如果仅需要对烃类进行定量分析，则需要用 Florisil 柱对萃取溶液进行纯化。然后测量纯化后的溶剂并在校准曲线上读数。采用纯化前和纯化后的两次测量，也可以获得油和脂的浓度(如果需要)。 在 Agilent Cary 630 FTIR DialPath 上采用 ASTM D7678-11方法与本文中的方法可以快速测定水中的总烃类，灵敏度与经典 FTIR 方法接近，且无需使用氟代或氟代溶剂。由于环己烷的密度比水更低，因此可以在采样瓶中直接进行萃取而无需萃取漏斗，还可提高烃类的回收率。方法规定浓度下的待测化合物 RSD 小于 3%。 本文中的信息、说明和性能指标如有变更， 恕不另行通知。 ◎安捷伦科技(中国)有限公司，2014 2014年3月31日，中国出版 您的分析业务解决方案市场与应用计划 5991-4372CHCN www.solutions-to-win.com Agilent Technologies Agilent TechnologiesThe Mealsurel of Confidence 本研究使用 Agilent Cary 630 FTIR 开发了一种水中油类的分析方法，并对其进行了评估。该方法以 ASTM D7678-11 和 ARPA-APPA 意大利指南 75/2011 为基础。这一新方法使用环己烷作为萃取溶剂，替代了四氯化碳、氟利昂溶剂或氟代溶剂。同时在 Agilent Cary 630 FTIR 上采用创新的 DialPath 液体采样系统。这些改进使分析更安全、更快速并且更经济。原油是化学组成不同的烃类混合物。其中所含的烃类包括长链烃、短链烃、石蜡烃、萘、芳烃和脂等。其挑战在于通过采用更环保的溶剂建立一种合适的液液萃取方法，以更低的成本对这些烃类进行快速定量分析。为使用配备 1000 μm DialPath 和标准软件的 Agilent Cary 630 FTIR，同时为符合 ASTM D7678-11 萃取流程的规定，方法中使用环己烷作为萃取溶液。与氟利昂 113 和四氯化碳等传统溶剂相比，环己烷是更经济和安全的溶剂。这为烃类分析建立了一种更为安全、快速且经济的方法。