Работа 13. Определение нефтепродуктов в природных водах
флуориметрическим методом
(составлено по Методике количественного химического анализа флуориметром типа ЭКО. Содержание нефтепродуктов в водных средах и донных отложениях.)
Цель работы: Выделить истинные нефтепродукты из проб природной воды и определить их содержание флуориметрическим методом. Сопоставить результаты флуориметрического, УФ-спектрофотометрического и ИК-спектрометрического определения.
Сущность метода. Метод является по существу экстракционно-флуориметрическим. На первом этапе производится концентрирование и выделение нефтепродуктов из проб природных вод экстракцией тетрахлоридом углерода. Затем производится отделение полярных соединений путем их адсорбции на оксиде алюминия в режиме колоночной хроматографии. В экстракте остаются лишь истинные нефтепродукты. Количественная оценка содержания нефтепродуктов производится флуориметрическим методом, основанным на способности ароматических высокомолекулярных, особенно полициклических углеводородов, флуоресцировать под воздействием ультрафиолетовых лучей. Предел обнаружения нефтепродуктов в экстракте составляет 0.0005 мг/мл.
Погрешность определения нефтепродуктов в природных водах по данной методике не превышает 50% - в диапазоне концентраций 0,01 -0,90 мг/л и
25% - при концентрациях свыше 0,90 мг/л.
Реактивы.
I. Основной раствор нефтепродуктов готовится также, как и для УФ-спе-ктрофотометрического определения с той лишь разницей, что навеску 0,01 г выделенных истинных нефтепродуктов растворяют в тетрахлориде углерода. Концентрация основного раствора нефтепродуктов составляет 100 мг/л.
Рабочий стандартный раствор нефтепродуктов для настройки флуориметра с массовой концентрацией нефтепродуктов 10 мг/л готовят десятикратным разбавлением основного раствора тетрахлоридом углерода.
2. Тетрахлорид углерода проверяют на отсутствие флуоресцирующих примесей. При их наличии растворитель очищают перегонкой.
Использованный в анализе тетрахлорид углерода регенерируют перегонкой, контролируя отсутствие флуоресценции.
3. Кислота соляная или серная.
4. Оксид алюминия готовят также как для УФ-спектрофотометрического определения.
5. Сульфат натрия перед применением прокаливают при 150о С и охлаждают в эксикаторе.
Ход работы
1. Произвести градуировку флуориметра типа ЭКО. Для выделения спектральных участков возбуждения и флуоресценции растворов нефтепродуктов установить в держатель 1 - первичный светофильтр, выделяющий спектральную область 320 - 374 нм, а в держатель 2 - вторичный светофильтр, обеспечивающий пропускание максимума флуоресценции в области 470 - 500 нм.
Включить и прогреть прибор в течение 30 минут. Произвести настройку прибора в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Произвести настройку прибора на исходный поток. Для этого включить рабочее напряжение питания источника света кнопкой «Н» и питание двигателя кнопкой «Д». Для начала настройки нажать клавиши «G» и «0». Ручкой «Диафрагма 1» установить показания на «Индикаторе 1» на 28 
1.
Поместить в одну измерительную кювету растворитель, а в другую - рабочий стандартный раствор нефтепродуктов с концентрацией 10 мг/л, принимаемый за меру сравнения. Направить световой пучок через кювету с раствором, принимаемым за меру сравнения. Ручкой «Диафрагма 2» установить показания на «Индикаторе 2» на значение 1 0,1. Нажать клавишу «G», закончив тем самым настройку на исходный поток. Настройка на исходный поток требуется каждый раз после включения прибора.
Измерить фон растворителя. Для этого направить световой поток через кювету с растворителем. Нажать клавиши «G» и «1». Показания на «Индикаторе 1», соответствующие значению фона люминесценции растворителя, записать в рабочий журнал.
Ввести в память прибора значение концентрации стандартного раствора нефтепродуктов, принятого за меру сравнения. Для этого последовательно нажать клавиши «F1», «2», а затем ввести с клавиатуры значение концентрации стандартного раствора, принятого за меру сравнения, т.е. в данном случае цифру 10, а затем нажать клавишу «CR» для сохранения ее в памяти прибора.
При высоких концентрациях нефтепродуктов в пробах допускается настройка флуориметра по основному раствору нефтепродуктов с концентрацией 100 мг/л.
2. Произвести экстракцию нефтепродуктов из пробы. Пробу исследуемой воды объемом 0,5 - 1 л (объем измерить после проведения экстракции нефтепродуктов) поместить в делительную воронку, подкислить пробу серной или соляной кислотой до рН < 5 по индикаторной бумаге, добавить 10-20 мл тетрахлорида углерода и экстрагировать в течение двух минут. После разделения слоев органический экстракт слить в колбу. Операцию экстрагирования повторить. (Для чистых природных вод можно ограничиться однократной экстракцией.) При наличии окрашенного в желтый или коричневый цвет экстракта, экстракцию повторять до достижения бесцветного слоя органического растворителя и все экстракты объединить. При образовании эмульсии ее вместе с последней порцией органического растворителя присоединить к остальному экстракту.
Экстракт высушить сульфатом натрия. Для этого к полученному объединенному экстракту прибавить 3 - 4 г безводного сульфата натрия. Обезвоженный экстракт слить в колбу, дважды промыть использованный сульфат натрия тетрахлоридом углерода (по 3 мл) и присоединить полученный раствор к экстракту в колбе.
3. Отделить нефтепродукты от полярных соединений методом колоночной хроматографии на оксиде алюминия. Для этого полученный раствор нефтепродуктов в тетрахлориде углерода пропустить через колонку с оксидом алюминия, предварительно смоченным чистым растворителем. Подготовка колонки производится также как при УФ-спетрофотометрическом определении (см. выше). Количественное извлечение нефтепродуктов тетрахлоридом углерода из колонки контролировать с помощью флуориметра по флуоресценции элюата. Флуоресценция выходящего элюата не должна превышать флуоресценцию чистого растворителя. Элюат собрать в мерную пробирку и измерить его объем.
4. Измерить концентрацию нефтепродуктов в экстракте. Кювету заполнить полученным экстрактом, установить в кюветную камеру и произвести измерение. Для этого направить световой поток через кювету с пробой. Установить режим непрерывного измерения, нажав клавиши «G» и «3». На табло «Индикатор 1» результат будет выражен в виде концентрации нефтепродуктов в экстракте. При содержании нефтепродуктов в экстракте свыше 1000 мг/л экстракт перед измерением следует разбавить в К раз.
5. Рассчитать концентрацию нефтепродуктов в пробе. Массовую концентрацию нефтепродуктов в воде (Сх, мг/л) рассчитать по формуле:
Сх = 
, (6.3)
где С - массовая концентрация нефтепродуктов в экстракте по показаниям прибора, мг/л;
Vпр - объем пробы воды, взятой для анализа, мл;
Vэк - объем экстракта, мл.
6. Сравнить результаты определения нефтепродуктов флуориметрическим, УФ-спектрофотометрическим и ИК-спектрометрическим методами.
Метод ИК-спектроскопии
Работа 14. Определение нефтепродуктов в природных и сточных водах методом ИКС
(составлено по ПНДФ 14.1:2.5-95. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в природных и сточных водах методом ИКС.)
Цель работы: Выделить истинные нефтепродукты из проб природной или сточной воды и определить их содержание методом ИК-спектрометрии на приборе типа АН-1 (анализатор нефтепродуктов). Сопоставить полученные результаты с результатами флуориметрического и УФ-спектрофотометрического определений.
Сущность метода. Метод заключается в экстракции эмульгированных и растворенных нефтепродуктов из воды тетрахлоридом углерода, отделении истинных нефтепродуктов от сопутствующих соединений других классов на колонке, заполненной оксидом алюминия, и измерении массовой концентрации нефтепродуктов методом ИК-спектрометрии. Диапазон измеряемых концентраций нефтепродуктов от 0,05 до 50 мг/л.
Реактивы. Те же, что и для флуориметрического определения нефтепродуктов. Проверку спектральной чистоты тетрахлорида углерода производят на фотометре АН, выставив нулевое показание по пустой кювете. Затем заливают в кювету ССl4, если показание превышает «10», то его очищают перегонкой.
Ход работы
1. Произвести градуировку фотометра АН-1. Включить прибор и прогреть в течение 30 минут. Установить переключатель «Диапазон» в положение «Калибр». Залить в кювету тетрахлорид углерода и установить ноль отсчетного устройства ручкой «Устан.0». Затем залить в кювету стандартный раствор нефтепродуктов с концентрацией 100 мг/л и установить потенциометром «Калибр.» показание на цифровой шкале, равное 100 мг/л.
2. Произвести экстракцию нефтепродуктов из пробы и отделение полярных соединений.
(см. Работу № 13).
4. Измерить концентрацию нефтепродуктов в экстракте. Кювету заполнить полученным экстрактом, установить в прибор и произвести измерение. Результат на табло будет выражен в виде концентрации нефтепродуктов в экстракте.
5. Рассчитать концентрацию нефтепродуктов в пробе. Массовую концентрацию нефтепродуктов в воде (Сх, мг/л) рассчитать по формуле:
Сх = , (6.3)
где С - массовая концентрация нефтепродуктов в экстракте по показаниям прибора, мг/л;
Vпр - объем пробы воды, взятой для анализа, мл;
Vэк - объем экстракта, мл.
6. Сравнить результаты определения нефтепродуктов флуориметрическим, УФ-спектрофотометрическим и ИК-спектрометрическим методами.