Унифицированная методика определения нефтепродуктов в питьевой воде

Методики определения НП в воде различных водоемов, описанные в разд. 1.1—1.3, применялись при контроле качества вод в СССР в одинаковой степени — в зависимости от оборудования (аналитических приборов), которым располагала контролирующая лаборатория. Получаемые результаты были близкими, и данные методики часто использовались в практике работы санитарно-химических лабораторий.

В странах Европы для суммарного определения углеводородов нефтяного происхождения в основном применяют методику, основанную на ИК-спектрофотометрии (см. разд. 1.3). Возможно, поэтому при разработке унифицированной методики (для стран СЭВ) определения НП в питьевой воде источников хозяйственно-питьевого назначения использовали именно метод ИКС [5]. Ниже приведена унифицированная методика определения Н П в воде*.

Принцип анализа

Метод основан на экстракции нефтепродуктов из воды тетрахлоридом углерода, хроматографическом отделении нефтепродуктов от полярных углеводородов и примесей воды не нефтяного происхождения в колонке с активным оксидом алюминия и на дальнейшем спектрофотометрическом определении в инфракрасной области спектра. В области волновых чисел 2860; 2930 и 2960 см^-1 в нефтепродуктах наблюдаются три характеристические полосы поглощения, обусловленные наличием в углеводородах нефти структурных групп СН₃, СН₂ и СН.

Нижний предел обнаружения 0,1 мг/л, измеряемые концентрации 0,1—1,0 мг/л.

Аппаратура и реактивы

Инфракрасный спектрофотометр с линзами из фторида лития и кюветами с толщиной слоя 20 и 10 мм.

Делительные воронки вместимостью 1 л и 50 мл ГОСТ 3616-64. Конические воронки диаметром 2,5 мм.

Колонки хроматографические стеклянные длиной 10—20 см, диаметром 1 см с нижним концом, оттянутым до диаметра 1—2 мм.

Аппарат для встряхивания.

Углерода тетрахлорид, чда, очищенный.

Тетрахлорид углерода перегоняют, взбалтывают 2 ч в аппарате для встряхивания с оксидом алюминия (300 г на 1 л), через 12 ч фильтруют. Серная кислота, пл. 1,84 г/см³, разбавленная (1:1).

Алюминия оксид для хроматографии, II степени активности. Оксид алюминия прокаливают 5 ч при 600°С, охлаждают, помещают в склянку с притертой пробкой, добавляют дистиллированную воду в количестве 4% от массы оксида алюминия и сильно встряхивают. Используют через сутки. Декан, хч.

Изооктан, хч.

Бензол, хч.

Стеклянная вата, промытая тстрахлоридом углерода и высушенная. Исходный стандартный раствор нефтепродуктов готовят из искусственной смеси, состоящей из углеводородов: декана 56, изооктана 19, бензола 25% (объемн.).

В мерную колбу вместимостью 50 мл вносят 10—15 мл тстрахлорида углерода и взвешивают на аналитических весах. Затем в колбу добавляют 3—4 капли искусственной смеси углеводородов и взвешивают вторично. Разность масс составляет навеску смеси углеводородов. Объем раствора доводят до метки тстрахлоридом углерода и вычисляют содержание смеси углеводородов в 1 мл тетрахлорида углерода.

Рабочий стандартный раствор нефтепродуктов с концентрацией 1 мг/мл готовят из основного стандартного раствора путем соответствующего разбавления тстрахлоридом углерода.

Градуировочный график

В делительные воронки, содержащие по 1000 мл дистиллированной воды, добавляют по 5 мл серной кислоты (1:1) и вносят 0,1; 0,2; 0,3; 0,5 и 1 мл стандартного раствора нефтепродуктов с концентрацией 1 мг/мл, чтобы получить концентрацию нефтепродуктов в воде 0,1; 0,2; 0,3; 0,5 и 1,0 мг/л. Смесь тщательно перемешивают и вносят 12 мл тстрахлорида углерода.

Стандартные пробы сильно встряхивают 5 мин и дают отстояться 15 мин для разделения фаз. Нижний слой тстрахлорида углерода, содержащий углеводороды, сливают в маленькую сухую делительную воронку и затем пропускают через сухой беззольный фильтр, избегая испарения растворителя.

Спектр растворов записывают, как при анализе проб, применяя кювету с толщиной слоя 10 мм. Вычисляют оптическую плотность для каждой их трех характеристических полос поглощения. Найденные значения оптических плотностей для трех характеристических полос поглощения складывают и получают суммарную оптическую плотность для той или иной концентрации. Средние данные из 3—4 серий стандартных проб используют для построения графика зависимости оптической плотности от концентрации.

Отбор проб

Пробы воды в водоемах отбирают обычным способом с помощью пробоотборника. Нефтяная пленка при этом отодвигается, и пробоотборник опускается на намеченную глубину. Бутыль не должна наполняться доверху. При составлении средней пробы каждую взятую пробу перемешивают и сейчас же переливают в бутыль для средней пробы. При анализе разовых проб рекомендуется определять нефтепродукты во всем взятом объеме воды.

Ход анализа

Для анализа используют не менее 2 л воды. В делительную воронку вносят 1 л воды, подкисляют 6 мл серной кислоты (1:1) и прибавляют 12 мл тетрахлорида углерода. Интенсивно встряхивают воронку 5 мин и оставляют для расслаивания жидкостей на 15 мин. Нижний слой тстрахлорида углерода, содержащий извлеченные нефтепродукты и небольшое количество воды предыдущей пробы, используют для экстракции нефтепродуктов из второй порции воды. В делительную воронку вносят 1 л воды, добавляют 5 мл серной кислоты (1:1) и тетрахлорид углерода. После извлечения нефтепродуктов экстракт осторожно сливают в небольшую делительную воронку (сухую!), а затем пропускают через беззольный фильтр, избегая испарения растворителя.

Заполняют хроматографическую колонку на 1 см стеклянной ватой и вносят 3—6 г оксида алюминия в зависимости от загрязненности исследуемой воды. Колонку увлажняют тетрахлоридом углерода, следя, чтобы она была смочена полностью, и затем небольшими порциями вносят 10 мл полученного экстракта нефтепродуктов. Промывают колонку 15 мл чистого тетрахлорида углерода также небольшими порциями, собирая его в тот же сосуд, где находится фильтрат пробы. В процессе фильтрования экстракта и промывания колонки чистым тстрахлоридом углерода необходимо следить, чтобы поверхность колонки оставалась покрытой раствором. В результате всей операции полярные углеводороды сорбируются оксидом алюминия, а неполярные проходят в фильтрат. При этом основной экстракт нефтепродуктов разбавляется в 2,5 раза.

Фильтрат перемешивают, помешают в кювету с толщиной слоя 20 мм и записывают спектр по сравнению со спектром тстрахлорида углерода в области 2700—3100 см^-1 на инфракрасном спектрофотометре. По полученному спектру анализируемой пробы рассчитывают суммарную оптическую плотность и устанавливают концентрацию нефтепродуктов в исследуемой пробе по градуировочному графику.

Расчет

Концентрацию нефтепродуктов с (мг/л) вычисляют по формуле

где a — содержание нефтепродуктов, найденное по градуировочному графику, мг; V — объем пробы, взятой для анализа, л; 2,5 — коэффициент пересчета разбавления, полученного при пропускании экстракта через хроматографическую колонку; 2 — коэффициент пересчета размера кювет, используемых при исследовании проб воды и стандартных растворов.

Примечание. При концентрации нефтепродуктов в воде более 0,1 мг/л можно применять кюветы с толщиной слоя 10 мм. В этом случае из расчетной формулы исключается коэффициент 2 в знаменателе.

Отработанный оксид алюминия можно регенерировать. Его прокаливают при 600°С, охлаждают, помещают в склянку с притертой пробкой, добавляют 4% дистилированной воды, перемешивают и используют через сутки.