基于紫外熒光法的水中油在線監(jiān)測儀設(shè)計(jì)方案

史秋華

(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101)

油類通過不同途徑進(jìn)入環(huán)境水體，形成水中油污染物。其主要包括自然來源和人類活動(dòng)來源。人類活動(dòng)來源包括海上石油開采泄漏與井噴事故、油輪泄露事故、港口和船舶含油廢水排放、石油工業(yè)廢水排放以及食品加工業(yè)、餐飲業(yè)、洗車業(yè)含油廢水排放等，是水中油的主要來源。水中油主要分為石油類和動(dòng)植物油類。

水中油對環(huán)境水體、漁業(yè)、水生動(dòng)植物均有嚴(yán)重危害。我國很多國家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)均把石油類或動(dòng)植物油列為重點(diǎn)控制指標(biāo)。

表1 不同標(biāo)準(zhǔn)對水中油的控制指標(biāo)

目前常用的水中油分析方法主要有以下幾種：紅外吸收光度法、紫外熒光法、氣相色譜法、油膜厚度測定法、濁度法、總有機(jī)碳法等[1]。紅外吸收光度法對水中油的檢測范圍廣、精度高，廣泛適用于工業(yè)廢水和生活污水領(lǐng)域，是國內(nèi)很多標(biāo)準(zhǔn)推薦的檢測方法。此方法用四氯乙烯作為萃取劑，對環(huán)境有一定的污染[2]。氣相色譜法測定水中油結(jié)果準(zhǔn)確、靈敏度高。此方法需要用二氯甲烷萃取，且操作復(fù)雜，不適合在線監(jiān)測。油膜厚度測定法操作簡單、無需萃取，但是只適用于水面油膜的測定，且不適合含油量較低的情況。濁度法和總有機(jī)碳法測定水中油，檢測結(jié)果易受水樣中其他懸浮物和有機(jī)物的影響，使檢測結(jié)果偏高。

本次研究基于紫外熒光法檢測水中油，通過全程自動(dòng)化、在線萃取技術(shù)，實(shí)現(xiàn)含油水體現(xiàn)場采樣在線監(jiān)測，做到檢測頻率高，檢出限低，分析速度快，結(jié)果準(zhǔn)確，無人值守自動(dòng)運(yùn)行。相較紅外吸收光度法，此方法采用低毒的正己烷作為萃取劑，單次用量僅需要0.6 mL，大幅度降低對環(huán)境的危害，必將極大的促進(jìn)水中油在線監(jiān)測技術(shù)的進(jìn)步，為含油廢水治理提供依據(jù)。

1 整體設(shè)計(jì)方案

在紫外熒光法水中油在線監(jiān)測整體方案設(shè)計(jì)時(shí)，遵循結(jié)構(gòu)簡單化、萃取檢測一體化原則，通過圓形通道閥避免液體交叉污染，通過光電計(jì)量裝置實(shí)現(xiàn)試劑精確計(jì)量，并實(shí)現(xiàn)缺液報(bào)警、避免氣泡干擾。整體設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

圖1 整體設(shè)計(jì)方案

2 軟件流程設(shè)計(jì)

本方案一個(gè)完整的檢測流程包括：控制采樣系統(tǒng)采集待測水樣，對水樣進(jìn)行粗過濾、沉淀等預(yù)處理，將處理過的水樣與緩沖液按比例混合，加入萃取液進(jìn)行萃取，紫外光源照射上層萃取液，檢測產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度，數(shù)據(jù)處理并計(jì)算出水中油濃度，排出廢液并清洗檢測系統(tǒng)。

圖2 軟件流程圖

3 研究結(jié)果

經(jīng)驗(yàn)證：采用Agilent G1314-60100氘燈經(jīng)(320±2) nm帶通濾光片過濾后作為激發(fā)光源，產(chǎn)生的熒光經(jīng)(365±2) nm帶通濾光片過濾后進(jìn)入Hamamatsu S1337-66BQ硅光電二極管進(jìn)行檢測，可滿足表1中各標(biāo)準(zhǔn)對水中油的檢測要求。

本方案應(yīng)用于地表水、城鎮(zhèn)污水處理廠出水、石油煉制企業(yè)出水、石油化工企業(yè)出水、農(nóng)村生活污水治理設(shè)施出水現(xiàn)場驗(yàn)證性測試。實(shí)驗(yàn)室離線分析采用INESA 970CRT型熒光分光光度計(jì)，得到的比對數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 本方案監(jiān)測數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)比對

4 結(jié)束語

本方案采用紫外熒光法，結(jié)合自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)實(shí)現(xiàn)了水中油的在線連續(xù)測量。研究結(jié)果顯示，將此水中油在線監(jiān)測儀應(yīng)用于地表水、城鎮(zhèn)污水處理廠出水、石油煉制企業(yè)出水、石油化工企業(yè)出水、農(nóng)村生活污水治理設(shè)施出水等案例中，可完全代替實(shí)驗(yàn)室分析，保證水中油的連續(xù)、快速檢出，但是檢測過程中需要對待測水樣進(jìn)行萃取。雖然使用正己烷作為萃取劑，毒性較小且每次用量只有0.6 mL，但是仍然對環(huán)境造成一定的二次污染。需要繼續(xù)探索，避免萃取或改用無毒萃取劑，才能更好的滿足在線監(jiān)測的需求。