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環境分析-使用安捷倫CARY 630 FTIR 分析水中的油類
閱讀：847 發布時間：2021-4-12摘要：本研究使用 Agilent Cary 630 FTIR 開發了一種水中油類的分析方法，并對其 進行了評估。該方法以 ASTM D7678-11 和 ARPA-APPA 意大利指南 75/2011 為基礎。 這一新方法使用環己烷作為萃取溶劑，替代了四氯化碳、氟利昂溶劑或 氟代溶劑。同時在 Agilent Cary 630 FTIR 上采用創新的 DialPath 液體采樣系 統。這些改進使分析更安全、更快速并且更經濟。 原油是化學組成不同的烴類混合物。其中所含的烴類包括長鏈烴、短鏈 烴、石蠟烴、萘、芳烴和脂等。其挑戰在于通過采用更環保的溶劑建 立一種合適的液液萃取方法，以更低的成本對這些烴類進行快速定量 分析。 為使用配備 1000 µm DialPath 和標準軟件的 Agilent Cary 630 FTIR，同時為符 合 ASTM D7678-11 萃取流程的規定，方法中使用環己烷作為萃取溶液。 與氟利昂 113 和四氯化碳等傳統溶劑相比，環己烷是更經濟和安全的溶 劑。這為烴類分析建立了一種更為安全、快速且經濟的方法。
前言 近 50 年來，紅外光譜一直是水中烴類分析快速、簡單的一種手段。這種分析方法以“總烴”形式得出 結果。當樣品結果超出不同方法（因不同國家/地區而 異）所規定的閥值后，就需要使用氣相色譜重新分析該 樣品，以確定各種類型烴鏈（C10 到 C40）的存在。 多個已發表的方法中對不同萃取和分析方法進行 了介紹。其中包括 EPA 413.2（總油和脂，1979）、 EPAT 418.1（總石油烴，1994）、ASTM D3921（水中 的油、脂和石油烴，1996）、ASTM D7066-04（油和 脂，2004）、ISO/TR 11046（通過 IR 和 GC 測定的土 壤中的礦物油含量，1994）、ISO 9377-2（通過 GC 測定的烴油指數，2000）以及新的 ASTM D7678-11 （水中的總石油烴，2011）。在意大利，CNR 方法 5160 (1976)、IRSA 方法 402.2 (1994) 和 ARPA-APPA 指南 75/2011 是主要的參考標準。
Agilent Cary 630 采用的 DialPath 附件創新技術（圖 1）有助 于快速進行液體的 FTIR 透射測量。這款附件在傳統透射 池的基礎上新增了幾種優勢。附件僅需要少量的液體， 一滴便足夠進行測量。另外，附件允許快速分析，并且 便于清洗。
實驗部分 樣品前處理 用 15 mL 環己烷（99.9%，光譜分析級）將鹽酸酸化 的 500 mL 樣品水溶液通過 3 個步驟進行萃取（圖 2）。 將 3 份溶劑收集至 50 mL 的玻璃試管中，然后用氮氣流 蒸發裝置減少其體積，最后用環己烷將最終體積調整到 0.5 mL。或者，對溶劑的最終體積進行稱量并采用體積 校準因子，從而得到正確的體積。 在 1000 µm DialPath 中對濃縮溶劑進行測量，并用環己烷 進行背景測量。測量參數見表 1 所示。
校準和驗證 采用相同儀器條件對一組用十六烷和異辛烷溶液配制的 14 個標樣進行測量，標樣濃度如表 2 所示。表中的濃度 直接代表 500 mL 水溶液中的烴類 (HC) 濃度。 測量 圖 3 顯示了所有標樣的疊加光譜。以 1380 cm-1 為中心的 峰與甲基的 CH 彎曲振動有關，峰值高低與烴類濃度直 接相關。而環己烷具有環狀結構而沒有甲基，因此其譜 圖中沒有這個峰。系統對 1372-1386 cm-1 之間的峰面積 進行了測定，基線范圍為 1352-1412 cm-1，如圖 4 所示。
實際樣品分析 如上述方法測量樣品，并在校準曲線上讀數。結果表示 為存在的總烴類、油和脂的總和。如果僅需要對烴類進 行定量分析，則需要用 Florisil 柱對萃取溶液進行純化。 然后測量純化后的溶劑并在校準曲線上讀數。采用純化 前和純化后的兩次測量，也可以獲得油和脂的濃度（如 果需要）。
結論 在 Agilent Cary 630 FTIR DialPath 上采用 ASTM D7678-11 方法 與本文中的方法可以快速測定水中的總烴類，靈敏度與 經典 FTIR 方法接近，且無需使用氟代或氟代溶劑。由于 環己烷的密度比水更低，因此可以在采樣瓶中直接進行 萃取而無需萃取漏斗，還可提高烴類的回收率。方法規 定濃度下的待測化合物 RSD 小于 3%。