Авг 29 2001

Екстракційно-спектроФотометричне визначення нафтопродуктів у воді

Екстракційно-спектроФотометричне визначення нафтопродуктів у воді

М.Д. Гомеля, Л.В. Калабіна, О.П. Хохотва

Національний технічний університет України

"Київський політехнічний інститут"

Розвиток методів визначення нафтопродуктів у воді здійснюється в наступних напрямках: експрес-методи, що мають низьку чутливість і точність; атестація і вдосконалення існуючих методів; розвиток високоінформативних методів з використанням газової хроматографії, ІЧ-, УФ-, мас-, квазілінійчатих спектрів та спектрів люмінесценції, індуктивно зв\’язаної плазми і т.п. [1]. Враховуючи, що за хімічними властивостями вуглеводні (особливо аліфатичні) є дуже інертними речовинами, досить важко підібрати яку-небудь фізичну або хімічну властивість, яку можна було б взяти за основу кількісного визначення.

Для визначення вмісту нафтопродуктів зазвичай використовують гравіметричний, газохроматографічний, ІЧ-спектрометричний методи [2]. рідше використовують УФ-спектрометрію, що пов\’язано з безструктурністю спектрів поглинання нафтопродуктів. Однак поглинання екстрактів нафти дозволяє визначити сумарний вміст вуглеводнів у воді. Спектри поглинання нафти Усть-Баликського родовища, отриманих на спектрофотометрі SPECORD M-40, у різних органічних розчинниках наведено на рис.1. Спектр поглинання самої водної емульсії принципово відрізняється від спектрів экстрактів, максимуми відсутні.

У подальшому всі досліди проводили, використовуючи як екстрагенти гексан, хлороформ і чотирихлористий вуглець. Від бензолу і толуолу відмовились з огляду на те, що вони вилучають з води переважно ароматичні вуглеводні і величина світлопоглинання нижча, ніж у решти екстрагентів за інших рівних умов.

Таблиця 1. Максимуми поглинання нафти для різних екстрагентів

Экстрагент

гексан

CCl4

CНCl3

бензол

толуол

lmax, нм

206

265

241; 247

281

281; 287

Рис. 1. Спектри поглинання нафти у різних розчинниках.

1- хлороформ; 2-чотирихлористий вуглець; 3- бензол; 4- толуол; 5- гексан; 6- водна емульсія.

Встановлено, що оптимальний час для повного вилучення нафти складає 4÷5 хв. Це збігається з результатами інших дослідників [3].

При екстракції нафти водну і органічну фази брали у співвідношенні Vо:Vв = 10:1.

Дослідження ефективності вилучення нафти від рН показали, що нафта найбільш повно екстрагується в інтервалі рН 4-7 незалежно від природи розчинника (рис. 2). В лужному та сильнокислому середовищах

екстракція погіршується.

Рис. 2. Залежність ступеня екстракції нафти від рН.

1 – чотирихлористий вуглець; 2 – хлороформ; 3 – гексан.

На основі проведених дослідів було побудовано градуйовочні графіки для визначення нафти екстракційно-спектрофотометричним методом при використанні різних екстрагентів (гексану, чотирихлористого вуглецю та хлороформу). Стандартні розчини нафти готували наступним чином: 0,1000 г нафти розчиняли у 50,0 см3 органічного розчинника, що відповідає концентрації нафти у водній фазі 20 мг/дм3. Усі наступні розчини готувались шляхом розведення вихідного. Оптичну густину розчинів вимірювали на спектрофотометрі СФ-46 при довжинах хвиль, вказаних у табл.1, і товщині кювети 1см. Градуйовочні графіки лінійні в діапазоні концентрацій нафтопродуктів у воді від 0,1 до 10 мг/дм3.

На основі результатів вимірювань оптичної густини стандартних розчинів були виведені рівняння регресії за допомогою метода найменших квадратів.

Для чотирихлористого вуглеця                С = 12,556*А-0,0959

Для хлороформу                                        С = 11,184*А-0,0771

Для гексану                                                С = 20,287*А-1,801

Отримані при цьому величини концентрацій більш точні, ніж ті, які знімаються безпосередньо з графіка.

Наявність у воді сторонніх речовин негативно впливає на ступінь екстракції нафти. Вилучення нафти зі ступенем екстракції ³ 90 % спостерігається в присутності іонів натрію і калію нижче 2 г/дм3 (кожного), 1,5г/дм3 магнію, 1,2 г/дм3 кальцію, 5 мг/дм3 заліза. Введення навіть невеликої кількості додецилбензолсульфонату натрію (0,5 мг/дм3) призводить до завищення результатів аналізу, оскільки за умов екстракції нафти ця ПАР сама переходить в органічну фазу і поглинає УФ-промені в тому ж інтервалі довжин хвиль, що і екстракти нафти.

У природних водах практично завжди присутні продукти переробки нафти (мастила, паливо і т.п.). Для вимірювання вмісту важких продуктів нафтопереробки (мастил і смол) найчастіше використовують гравіметрію, а легкі нафтопродукти визначають, користуючись переважно хроматографічними методами.

Було досліджено можливість використання градуйовочних графіків, побудованих для нафти, для визначення різних нафтопродуктів як важкої, так і легкої фракцій перегонки нафти. Для цього брали наважки масел (машинного марки М-30 і побутового), дизельного палива, бензину А-76 та уайт-спириту, розчиняли у органічних розчинниках. Вимірявши їх оптичну густину, визначали концентрацію відповідного нафтопродукту. Результати порівнювали з проведеним гравіметричним визначенням, який прийнято як арбітражний [2]. Відносна похибка визначення будь-якого нафтопродукту важкої фракції при цьому не перевищувала 10 %. Однак спектрофотометричний метод виявився непридатним для визначення легких. Поглинання екстрактів цих нафтопродуктів було значно нижчим, ніж розчинів важких нафтопродуктів з такою ж концентрацією. Таким чином, градуйовочний графік, побудований для нафти, придатний для визначення сумарного вмісту лише важких нафтопродуктів.

На основі проведених досліджень було розроблено методику визначення важких нафтопродуктів у воді. Для цього відбирають пробу води об’ємом 50см3 і встановлюють величину рН 4÷7. Потім вносять 5см3 органічного розчинника (CHCl3, CCl4 або гексану) і екстрагують нафтопродукти протягом 4хвилин. Органічну фазу відділяють на ділильній лійці і вимірюють оптичну густину розчинів на спектрофотометрі при довжинах хвиль, наведених у табл.1 у кюветі товщиною 1 см. За градуйовочним графіком або користуючись рівняннями регресії визначають вміст важких нафтопродуктів. Чутливість методу 0,1 мг/дм3 при довірчій вірогідності Р=0,95.

Таким чином, в результаті проведеної роботи було розроблено експрес-метод визначення сумарного вмісту важких нафтопродуктів у воді.

Література

1. Состояние и перспективы развития методов аналитического контроля сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий//Сумская А.И., Амирханова В.Н.//Нормирование и контроль за выбросами вредных веществ в окружающую среду, мероприятия по обеспечению ПДВ и ЦДС: Тезисы докладов, Казань, 25-27 окт., 1989.- С. 26-27.

2. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М.: Химия, 1984, 448 с.

3. Коренман И.М., Арефьева Р.П. Определение нефтепродуктов в сточных водах нефтеперерабатывающих заводов (экстракционно-рефрактометрический метод) / Анализ окружаюющей природной среды. Горький.- 1980.- С. 61-66.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.