紅外分光光度法檢測水中油含量技術解析

紅外分光光度法作為水中油類檢測的國標方法（HJ 637-2023），通過捕捉油分子化學鍵的特征紅外吸收實現精準定量。其技術核心在于特征波段捕獲與分子振動能級躍遷的精密關聯，以下為全流程深度解析：

一、檢測原理：分子振動的光譜指紋

油類物質的碳氫鍵在紅外光譜區呈現特異性吸收：

甲基（-CH）：在2960 cm?1處產生不對稱伸縮振動峰

亞甲基（-CH-）：在2930 cm?1處展現不對稱伸縮振動峰

芳香環（Ar-H）：在3030 cm?1附近出現特征吸收

通過測量這三個特征波段的吸光度值（A₂₉₃₀、A₂₉₆₀、A₃₀₃₀），建立與油濃度的線性關系：

總油含量 (mg/L) = K × (A₂₉₃₀ + A₂₉₆₀ + A₃₀₃₀)

其中校正系數K需通過標準油樣標定，不同油品K值存在差異（如原油K=1.25，柴油K=1.42）。

二、關鍵操作流程：從萃取到定量

1. 樣品前處理：萃取與凈化

萃取劑選擇：四氯乙烯（C₂Cl₄）替代傳統四氯化碳，具有低毒性、高沸點（121℃）特性，對烷烴、芳烴萃取率＞95%

萃取操作：取500 mL水樣加入50 mL四氯乙烯，振蕩2分鐘，靜置分層后收集有機相

脫水凈化：通過5 g無水硫酸鈉柱去除微量水分，確保紅外透過率＞90%

2. 儀器校準：基線精修技術

零補償校正：將純四氯乙烯注入10 cm石英比色皿，掃描2800-3100 cm?1建立基線配制5-100 mg/L系列標準溶液，擬合三波段總吸光度與濃度的線性方程（R2＞0.999）

3. 樣品測定：三波段同步掃描

將萃取液注入固定光程比色皿（通常4 cm或10 cm）

紅外光譜儀以4 cm?1分辨率掃描，自動計算：

A_總 = A₂₉₃₀ + A₂₉₆₀ + α·A₃₀₃₀

（α為芳烴校正因子，通常取0.8-1.2）

三、技術突破點：抗干擾設計

1. 懸浮物干擾消除

硅酸鎂吸附柱凈化：去除動植物油等極性干擾物（吸附率＞98%）

低溫冷凍法：將萃取液置于-20℃冷凍30分鐘，析出蠟質雜質

2. 水分子干擾抑制

雙光路補償系統：參比光路放置脫水后的空白萃取劑，實時扣除溶劑背景

特征峰基線校正：以3060 cm?1為基準點擬合本底吸收曲線

紅外分光光度法憑借分子指紋特異性與標準化操作體系，在環境監測、石化、海洋監管等領域持續發揮基準作用。當實驗室技術人員將萃取液注入比色皿，光譜儀捕獲的不僅是2930 cm?1處的吸收峰，更是碳氫鍵振動傳遞的污染信息——這種將分子振動轉化為定量數據的科學邏輯，使其成為捍衛水質安全的精密哨兵。