2. Люминесцентный метод анализа

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 150^о 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 281.

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 10,1. 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 (С_х , мг/л) рассчитать по формуле:

С_х = , (6.3)

где С - массовая концентрация нефтепродуктов в экстракте по показаниям прибора, мг/л;

V_пр - объем пробы воды, взятой для анализа, мл;

V_эк - объем экстракта, мл.

6. Сравнить результаты определения нефтепродуктов флуориметрическим, УФ-спектрофотометрическим и ИК-спектрометрическим методами.