非分散红外光度法测定氧化沟浮泥中的总油

摘 要：本文阐述如何修改非分散红外光度法，以适用于污水处理厂氧化沟浮泥中总油的测定，以及浅析该新方法的精密度和回收率。

关键词：非分散红外光度法 测定 氧化沟浮泥 总油

一、前言

据了解目前有很多采用氧化沟工艺的污水处理厂，其氧化沟水面上都会产生或多或少的污泥上浮，这是由于氧化沟曝气后产生分散的微小气泡粘附了废水中疏水基物质，这些疏水基物质多数是絮泥，同时掺杂了有机污染物，其整体密度小于水而上浮到水面，累积一定数量后形成泡沫状的浮泥。

广东江门市文昌沙水质净化厂在处理这类污泥时，从感官上发现该泥富含油份，比较难处理。为了了解这些浮泥含有多少油份以确定采取何种后续处理方式，同时也了解一下油份在氧化沟各个区表面分布情况，就可进一步了解已处理的大部分油类到底是以物理方式处理了，还是以生化方式处理了，因此该厂在工艺上提出了要求，要对厂内氧化沟的浮泥中的总油进行测定，以作上述分析。

总油也称作总萃取物，它包括石油类和动植物油，油类是城镇污水处理厂污染物排放基本控制项目之一，日均最高允许排放浓度需要严格控制。对于测定浮泥中的总油，目前尚未有针对性的国家标准测定方法，而测定总油的国家标准方法（GB/T 16488-1996）是测定水质中的油类，但对于测定固体中的油类则不能完全适用，在此探讨如何修改非分散红外光度法，使之适用于实际分析的需要。

二、实验部分

1.主要仪器、材料和试剂

1.1北京华夏科创仪器技术有限公司生产的OIL 420型红外分光测油仪，能在3400cm-1至2400cm-1之间扫描，配有4cm石英比色皿；

1.2德国Sartorius公司生产的MA30型水份分析仪；

1.3电子天平：日本AND公司生产的HM-200；

1.4玻璃砂芯漏斗：G-3型 40mL；

1.5 分液漏斗：250mL，活塞上不能使用油性剂；

1.6四氯化碳：天津市大茂化学试剂厂生产的环保专用分析纯，2930cm-1、2960 cm-1、3030cm-1谱带处的吸光度≤0.03；

1.7无水硫酸钠：300℃高温加热2h，冷却后干燥保存；

1.8矿物油标准溶液：国家环境保护总局标准样品研究所出品（非分散红外法），1000mg/L，10mL安瓿装。

2.操作部分

2.1取样

用干净的不锈钢器具从氧化沟表面刮取浮泥。在天平上称100mL烧杯准确质量，用药匙搅拌浮泥后，取约0.5g～1.0g（湿重）浮泥置于烧杯底部，再准确称重，记录质量M（含水份）。同时另取1g（湿重）左右浮泥在水份分析仪中测定含水率f并记录。

在分液漏斗中加入5g氯化钠。在烧杯中加入蒸馏水，将样品分散在水中，然后全部移入分液漏斗中，再用蒸馏水分别冲洗两次烧杯，冲洗后的蒸馏水移入分液漏斗中，此时分液漏斗中的蒸馏水一般与四氯化碳定容体积相当，惹不足加水至50mL。加盐酸酸化至pH≤2。

2.2 萃取[1]

用20mL四氯化碳冲洗烧杯，然后移入分液漏斗中。封闭分液漏斗，并剧烈震荡30s，同时注意开启漏斗活塞放气。静置分层后（至少10min以上），将四氯化碳经装有2cm厚度无水硫酸钠的玻璃砂芯漏斗，滤入50mL容量瓶中。再取20mL四氯化碳重复上述萃取操作。

当四氯化碳全滤入容量瓶后，另取10mL四氯化碳直接加到装有无水硫酸钠的玻璃砂芯漏斗上，主要是把截留在无水硫酸钠表面上乳状物的油份清洗出来，再滤入容量瓶。加四氯化碳至标线，摇匀。

3.测定[2]

先设置好测油仪的芳烃吸收阈值：吸光度≥0.005。

波长偏差调整：放置浓度为40mg/L标准油溶液到测油仪中，进行全扫描，检查测定亚甲基CH2（2930cm-1）、甲基CH3（2960cm-1）、芳香环C-H键（3030cm-1）的三条线（从右到左，见图1），是否与对应的各吸收倒峰最高点对齐，按软件调整好。然后取四氯化碳进行调零。

图1 标准溶液和空白全波长扫描

取矿物油标准溶液，采用四氯化碳分两步稀释，配成0，20，40，60，80mg/L标准溶液，分别置于4cm石英比色皿中，放入红外光度测油仪中，得到统计值分别为0.01，20.20，41.00，61.00，79.00，仪器的操作软件会自动给出标准曲线回归方程：Y=1.0055X-0.4624（相关系数R=0.9997）。

取萃取后的四氯化碳试样置于同一个4cm石英比色皿中，放入红外光度测油中，读取数据浓度C并记录。

4.计算：

W-计算结果，mg/Kg；

C-萃取定容后四氯化碳中总油浓度，mg/L；

V-萃取后四氯化碳定容体积，mL；

D-稀释倍数；

M-样品质量（湿重），g；

f -样品含水率，计算时需要折算为无量纲。

1#样品和2#样品分别是不同时期在氧化沟同一位置上取的浮泥，测定结果如下：

表1

江门市文昌沙水质净化厂已采纳上表中的数据。从数据上得知，厂内相当多的油类是以上浮的物理方式被处理掉的。

三、问题分析与讨论

1.结果采用的单位

结果单位可参考土壤质量标准，应采用mg/Kg作为最后结果的单位，即每公斤样品干基中含多少毫克的总油。

2.必须考虑样品水份的存在

由于浮泥和污泥都含有大量水份，而且水份含量多少不固定，样品称重后不能直接进入萃取操作，否则结果不统一没有可比性，所以必须在称重的同时，测定一下水份，在计算时扣除水份。当固体含水率在99%以下时，可以采用水份分析仪测定其中水份比较准确，能在水份分析仪测定水份的样品包括有浮泥、重力沉降浓缩后的污泥、脱水污泥。

3.溶剂的干扰

四氯化碳的质量好坏直接影响到测定结果的准确性。对小批量四氯化碳进行纯化并不经济，而且操作繁琐，化验室一般将重点放在如何选购方面。选购四氯化碳应该选购标明有“环保专用”或“红外光谱专用”等字眼，这些四氯化碳在出厂之前经过纯化处理，专为红外光度测油所用。购买后的四氯化碳还需要在测油仪上检查能量谱，检查倒峰吸收是否平滑（见图1），如果倒峰吸收过大则需要重新提纯或购买另一品牌。另外，在同一批样品中必须使用同一批号的四氯化碳作为溶剂，不能在同一批实验中更换使用不同批号的四氯化碳。

4.操作上注意乳化问题

在试样萃取操作结束后，会发现四氯化碳的有机相产生又黄又混浊的粘稠状乳化现象，实质是四氯化碳包裹了较多水份和有机物，这会给测定工作带来极大的不利，一方面如果四氯化碳含水太多，会导致无水硫酸钠吸水达到饱和，最终不能完全脱水；另一方面，无水硫酸钠吸水太多会导致结晶堵塞，使四氯化碳无法过滤到容量瓶中；如果脱水过程中必须加入大量的无水硫酸钠，使大量的结晶无水硫酸钠包住油性物质而降低测定值。对乳化现象进行处理的方法有：①乳化现象不很严重的样品，充分静置较长的一段时间后乳化现象有所降低；②若无改善，严格控制取样数量，酌情减少；③情况严重的，四氯化碳定容体积可由原先50mL改为100mL，同时增加萃取次数。

5.在仪器上设置芳烃吸收阈值

当芳烃的吸收值比设置的吸收阈值低时，忽略该吸收，这会使低浓度样品的重复性更好，此时为非分散红外光度法。当水样中含有大量芳烃及其衍生物时，芳烃的吸收值就会高出仪器上设置的吸收阈值，此时需和红外光度法进行对比试验。

6.精密度

仪器精密度：对同一油标准样品进行11次测定，测量平均值为47.61mg/L，相对标准偏差CV%为0.25%。

分别对1#和2#水样进行5次平行全程实验，实验数据经Dixon法检验后，确定全部没有离群。结果见表2：

该法的相对标准偏差与国标GB/T16488-1966室内相对标准偏差4.8%相差不大，已满足工艺分析的需要。

表2

7.加标回收

吸取12.5mL浓度100mg/L标准油样加入样品中，测得如下结果：

表3

回收率在90%至110%允许范围之内，该方法在加标回收方面比较准确。

8.检出限

仪器检出限：对四氯化碳进行11次测定，得到3倍标准偏差是0.09mg/L。

由于方法上存在萃取操作，以及含水率、取样质量等变化较大的因素，须把这些因素固定下来才能把方法检出限确定下来。一般情况下，萃取后四氯化碳的浓度读数只要不低至接近0.09mg/L，此时仍处于检出限之上。

四、结论

通过修改国标检测油类方法GB/T 16488-1996中的取样和计算两步骤，使之适用于测定氧化沟浮泥这类含水率极高的固体中的总油，该方法经多次使用，所得到的分析数据具有纵向可比性，能满足于工艺分析的需要。

参考文献

[1]国家环保局. 中华人民共和国国家标准 GB/T16488-1966.

[2]OIL420型红外分光测油仪使用说明书.北京华夏科创仪器技术有限公司.

[3]魏复盛 水和废水监测分析方法；北京：中国环境科学出版社，1989.

作者简介：何伟涛（1976-），男 ，广东江门人，环保工程师，研究方向：环境监测工作。