傅里葉變換衰減全反射紅外光譜在線測定揮發(fā)有機(jī)水污染物的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種傅里葉變換衰減全反射紅外光譜在線測定揮發(fā)有機(jī)水污染物的方法。利用揮發(fā)有機(jī)水污染物如反1,2-二氯乙烯在1155—1238cm-1處有Cl-C-H彎曲振動及順1,2-二氯乙烯在840-860cm-1處有C-Cl振動的紅外特征吸收峰，而水在此無吸收峰，采用衰減全反射紅外光譜法、并用MacroBasic/OMNIC軟件進(jìn)行較正來測定水溶液中水污染揮發(fā)有機(jī)物的含量。測定結(jié)果表明,水中有機(jī)物的含量均與其紅外吸收峰的峰高和峰面積在一定實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)皆有良好的線性關(guān)系。本發(fā)明方法操作步驟簡單、快速，測定結(jié)果令人滿意。
【專利說明】傅里葉變換衰減全反射紅外光譜在線測定揮發(fā)有機(jī)水污染物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用利用傅里葉變換衰減全反射紅外光譜技術(shù)(FTIR-ATR)在線測定揮發(fā)有機(jī)水污染物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]揮發(fā)性有機(jī)物，因其滲透力較強(qiáng)，易滲入地下水中，且毒性大，已引起人們廣泛重視。以 1,2-二氯乙烯[1，2 - dichloroethane (I, 2- DCE)]為例，1，2-DCE 是工業(yè)上用于制造氯乙烯的前體，主要用途是用作萃取劑、冷凍劑及溶劑。1，2-DCE可通過吸入、食入及皮膚吸收等途徑進(jìn)入人體并造成一定的危害性，主要影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)，刺激眼及上呼吸道，短時間接觸低濃度的1，2-DCE可使眼及咽喉部有燒灼感；若接觸濃度增高，則伴有眩暈，惡心，嘔吐甚至酩酊狀；吸入高濃度該化合物可致角膜損傷及皮膚灼傷，還可致死。長期接觸1，2-DCE，除粘膜刺激癥狀外，常伴有神經(jīng)衰弱綜合征。因此檢測1，2-DCE等揮發(fā)有機(jī)物對于保證水質(zhì)及工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的意義。目前水中測定1，2-DCE等揮發(fā)有機(jī)水污染物的方法主要是氣相色譜法和色譜/質(zhì)譜法等。傅里葉變換衰減全反射紅外光譜法(FTIR-ATR)不需要破壞樣品就可以測定，樣品制備簡單，操作簡捷，快速，已應(yīng)用于醫(yī)藥、高分子材料、礦物質(zhì)、石油等的定性和定量分析，如LB膜研究、煙用香精物理指標(biāo)測定等，但利用FTIR-ATR測定1，2-DCE等揮發(fā)有機(jī)物尚未見報道。本發(fā)明根據(jù)揮發(fā)有機(jī)水污染物在紅外區(qū)范圍內(nèi)有特征吸收峰(如順式cis-1，2-DCE和反式trans-1，2-DCE的特征吸收峰分別位于波數(shù)850和1197.5CHT1處，見圖1)且受水的吸收峰影響最小的特點(diǎn)，利用FTIR-ATR分析技術(shù)在線定量實(shí)時監(jiān)測水中的揮發(fā)有機(jī)水污染物，線性相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.99以上，結(jié)果令人滿意，本發(fā)明豐富了揮發(fā)有機(jī)水污染物的測定方法，簡化了測定步驟。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種以乙烯丙烯共聚物(EPCo)膜為載體，利用其疏水特性將流水試樣中的1，2-DCE等揮發(fā)水污染有機(jī)物吸附富集于其表面，形成一薄層有機(jī)分子，然后直接利用FTIR-ATR分析技術(shù)進(jìn)行實(shí)時定量測定的方法。
[0004]具體步驟為:
(I)將l_3g顆粒或片狀的乙烯丙烯共聚物(EPCo)固體置于圓底燒瓶中，加入10-50ml分析純己烷溶劑，攪拌、加熱并在70°C下回流1-2小時，當(dāng)溶液變成透明時，趁熱真空抽濾過濾，將過濾后的透明溶液重新加入分析純己烷溶劑稀釋至所需濃度，再加熱至70°C回流0.5-1小時。
[0005](2)用移液槍趁熱準(zhǔn)確吸取250-800 μ I步驟(I)所得溶液注入由ATR晶體(即ZnSe晶體)表面和橡膠圈構(gòu)成的小池中，自然干燥5-12小時后在ZnSe晶體表面形成厚度為5-30 μ m的EPCo薄膜。
[0006](3)將步驟(2)所得的EPCo薄膜用流動的去離子水(流速為5_10ml/min)通過流動池使其沖洗浸泡3-5小時，目的是使薄膜噪音對樣品信號的影響降低到最低。
[0007](4)將經(jīng)過步驟(3)處理后的流動池采集在去離子水流動相中薄膜的干涉譜做本底，并用附于FTIR計算機(jī)上的MacroBasic/OMNIC軟件進(jìn)行校正；將含有有機(jī)物的水樣用水泵推過流動池，同時應(yīng)用采樣程序進(jìn)行實(shí)時采集光譜，并鎖定樣品峰及觀察樣品特征峰隨時間的變化；將采集到的譜圖對特征吸收峰的峰面積積分，然后用積分得到的峰面積值及峰高對時間作圖。
[0008]所述有機(jī)物為順、反1，2- 二 氯乙烯[cis-1, 2-dichloroethane (cis-1, 2- DCE) > trans-1, 2-dichloroethane (trans-1, 2- DCE)]、1，2_ 二氯苯(I,2-dichlorobenzene (I, 2-DCB))>I, 2- 二 氯丙燒(1，2- dichloropropane(I, 2-DCP))、2，4- 二氯苯酌.(2, 4-dichlorophenol (2, 4-DCP))和馬拉硫憐(Diethyl(dimethoxyphosphinothioylthio) -succinate (C10H19O6PS2))中的一種。
[0009]所述的測量參數(shù)峰高和峰面積在一定范圍內(nèi)分別與待測有機(jī)物的濃度呈線性關(guān)系，其中順式1，2-二氯乙烯的線性范圍為1.25-30ppm，檢測限為1.25ppm ;反式1，2-二氯乙烯的線性范圍為0.8-126ppm，檢測限為0.8 ppm。
[0010]本發(fā)明方法操作步驟簡單、快速，測定結(jié)果令人滿意。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明順式和反式1，2- 二氯乙烯飽和水溶液中的FTIR-ATR截選圖譜。
[0012]圖2為本發(fā)明FTIR-ATR實(shí)時測定有機(jī)揮發(fā)水污染物的示意圖。
[0013]圖中標(biāo)記:1_樣品；2_不銹鋼管；3-FTIR_ATR系統(tǒng)；4_流動池；5_泵；6_廢液。
[0014]圖3為本發(fā)明流動池的放大圖。
[0015]圖中標(biāo)記:1-流入口 ；2_待測物；3_流出口 ；4_高分子膜；5_ATR晶體；6_IR入射光-J-晶體支撐物；8_IR出射光；9-1R反射板。
[0016]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1定量測定反式1，2- 二氯乙烯的線性關(guān)系。
[0017]圖5為本發(fā)明實(shí)施例2定量順式1，2- 二氯乙烯的線性關(guān)系。
[0018]圖6薄膜厚度對測定信號大小的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1:
(I)將Ig的EPCo粒狀固體置于圓底燒瓶中，加入50ml分析純己烷溶劑，攪拌、加熱并在70°C下回流2小時，當(dāng)溶液變成透明時，趁熱過濾，將濾液用加入分析純己烷稀釋至EPCo的濃度為0.0091g/ml，再加熱至70°C回流I小時。
[0020](2)用移液槍趁熱準(zhǔn)確吸取633 μ I步驟(I)所得溶液并注入由ZnSe晶體表面和橡膠圈構(gòu)成的小池中，自然干燥8小時后在ZnSe晶體表面形成厚度為15 μ m的EPCo薄膜。
[0021](3)將步驟(2)所得的EPCo薄膜用流動的去離子水(流速為5ml/min)通過流動池使其沖洗浸泡5小時。
[0022](4)將經(jīng)過步驟(3)處理后的流動池采集在去離子水流動相中薄膜的干涉譜做本底，并用附于FTIR計算機(jī)上的MacroBasic/OMNIC軟件進(jìn)行校正；將含有不同濃度的trans-1, 2-DCE的水樣分別在流動的情況下通過流動池，同時應(yīng)用采樣程序進(jìn)行實(shí)時采樣并鎖定樣品峰，觀察1197.5cm-1處的樣品特征峰隨時間的變化；將采集到的譜圖對特征吸收峰的峰面積積分(積分波數(shù)范圍為1193.835-1201.456 cnT1，峰高波數(shù)為850.467 cm—1)，然后用積分得到的峰面積值及峰高對時間作圖。
[0023](5)當(dāng)ATR系統(tǒng)中的ZnSe晶體厚度分別為2mm和4mm，IR入射角為40°時，以不同濃度的trans-1，2-DCE的譜圖的峰面積值及峰高對濃度作圖，發(fā)現(xiàn)在濃度為L 6_126ppm內(nèi)，trans-1，2-DCE的峰面積值及峰高與其濃度均成線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.999和
0.998，最低檢測限為0.8和L 6ppm (見圖4)。
[0024]實(shí)施例2:
(O- (3)步驟同實(shí)施例1
(4)將經(jīng)過步驟(3)處理后的流動池采集在去離子水流動相中薄膜的干涉譜做本底，并用附于FTIR計算機(jī)上的MacroBasic/OMNIC軟件進(jìn)行校正；將含有不同濃度的cis-1, 2-DCE的水樣在流動的情況下通過流動池，同時應(yīng)用宏程序進(jìn)行實(shí)時采樣，收集樣品峰，觀察850CHT1處的樣品特征峰隨時間的變化；將采集到的譜圖對特征吸收峰的峰面積積分(積分波數(shù)范圍為844.682-854.324 cnT1，峰高為850.467 cnT1)，然后用積分得到的峰面積值及峰高對時間作圖。
[0025](5)當(dāng)ATR系統(tǒng)中的ZnSe晶體為2mm，IR入射角為40°時，以不同濃度的cis-1, 2-DCE的譜圖的峰面積值及峰高對濃度作圖，發(fā)現(xiàn)在濃度為1.25-30ppm范圍內(nèi)，cis-1, 2-DCE的峰面積值及峰高與其濃度均成線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別0.995，最低檢測限為 1.25ppm (見圖 5)。
【權(quán)利要求】
1.一種傅里葉變換衰減全反射紅外光譜即FTIR-ATR在線測定揮發(fā)性有機(jī)水污染物的方法，其特征在于具體步驟為: (1)將l_3g顆?；蚱瑺畹囊蚁┍┕簿畚锛碋PCo固體置于圓底燒瓶中，加入10-50ml分析純己烷溶劑，攪拌、加熱并在70°C下回流1-2小時，當(dāng)溶液變成透明時，趁熱真空抽濾過濾，將過濾后的透明溶液重新加入分析純己烷溶劑稀釋至所需濃度，再加熱至70°C回流0.5-1小時； (2)用移液槍趁熱準(zhǔn)確吸取250-800μI步驟(I)所得溶液注入由ZnSe晶體表面和橡膠圈構(gòu)成的小池中，自然干燥5-12小時后在ZnSe晶體表面形成厚度為5_30 μ m的EPCo薄膜； (3)將步驟(2)所得的EPCo薄膜用流速為5-10ml/min的去離子水通過流動池使其沖洗浸泡3-5小時； (4)將經(jīng)過步驟(3)處理后的流動池采集在去離子水流動相中薄膜的干涉譜做本底，并用附于FTIR計算機(jī)上的MacroBasic/OMNIC軟件進(jìn)行校正；將含有有機(jī)物的水樣用水泵推過流動池，同時應(yīng)用采樣程序進(jìn)行實(shí)時采集光譜，并鎖定樣品峰及觀察樣品特征峰隨時間的變化；將采集到的譜圖對特征吸收峰的峰面積積分，然后用積分得到的峰面積值及峰高對時間作圖； 所述有機(jī)物為順、反1，2-二氯乙烯、1，2-二氯苯、1，2-二氯丙烷、2，4-二氯苯酚和馬拉硫憐中的一種。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的測量參數(shù)峰高和峰面積在一定范圍內(nèi)分別與待測有機(jī)物的濃度呈線性關(guān)系，其中順式1，2- 二氯乙烯的線性范圍為1.25-30ppm,檢測限為1.25ppm ;反式I, 2-二氯乙烯的線性范圍為0.8_126ppm,檢測限為0.8 ppm。
【文檔編號】G01N21/35GK103439290SQ201310422025
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】覃愛苗, 李莊杰 申請人:桂林理工大學(xué)