a) 基本工作原理
石油类物质的成分非常复杂,其组成也因产地而异,石油的主要成分是烃类(烷烃、环烷烃和芳香烃)。在红外吸收光谱中,由于不同产地的石油类物质,或多或少地存在着亚甲基CH2基团与甲基CH3基团及Ar-H芳香烃之间的比值变化,所以求出各自的校正系数:X为亚甲基CH2基团系数,Y为甲基CH3基团系数,Z为Ar-H芳香烃系数,再求出亚甲基CH2的波数2930cm-1与3030cm-1的比值为F。求出F、X、Y、Z值后,再测定各种石油类,使之达到测定石油类物质不受石油产地变化影响的目的。
定性分析:一定频率的红外线经过分子时,如果分子中某一个键的振动频率和它一样,这个键就吸收红外线而增加能量,振动就会加强;如果分子中没有同样频率的键红外线就不会被吸收。若连续改变红外线的频率照射样品时,则通过样品吸收池的红外线,有些区域较强,有些区域较弱,从而产生了红外吸收光谱。
定量分析:当某单色光通过被测溶液时,其能量就会被吸收。光强被吸收的强弱与被测物质的浓度成比例。即符合比尔定律:
A=log(1/T)=log(I0/I)=a*b*c
其中: T=(I/I0)*100%,为透过率;
I0为入射单色光强度;
I为透射光强度;
a为常数;
b为液层厚度;
c为样品浓度。
石油类物质含量的测定,根据石油类(ISO)浓度计算公式:
C=X*A2930 Y*A2960 Z*(A3030-A2930/F)
其中: C-------------------石油类浓度;
A2930,A2960,A3030-----不同波数下的吸光度;
X,Y,Z,F----------校正系数
校正系数的确定,计算公式:
F=A2930(H)/A3030(H)
C(H)=X*A2930(H) Y*A2960(H)
C(P)=X*A2930(P) Y*A2960(P)
C(T)=X*A2930(T) Y*A2960(T) Z*[A3030(T)
-A2930(T)/F]
其中A2930(H)、A2930(P)、A2930(T)-------分别是正十六烷、老鲛烷(或异辛烷)、甲苯(或苯)在波数为2930cm-1处的吸光度;
A2960(H)、A2960(P)、A2960(T)-------分别是正十六烷、老鲛烷(或异辛烷)、甲苯(或苯)在波数为2960cm-1处的吸光度;
A3030(H)、A3030(T)-------分别是正十六烷、甲苯(或苯)在波数为3030cm-1处的吸光度;
C(H)、C(P)、C(T)----分别是正十六烷、老鲛烷(或异辛烷)、甲苯(或苯)的浓度。
以四氯化碳为溶剂配制甲苯(或苯)、老鲛烷(或异辛烷)、正十六烷溶液,浓度分别为80、20、20毫克/升,用4厘米比色皿测定红外光谱的吸光度。对正十六烷(H)及老鲛烷(P)(或异辛烷)由于其芳香烃含量为零,即:
A3030-A2930/F=0
将正十六烷(H)及老鲛烷(P)(或异辛烷)在波数2930cm-1和波数2960cm-1测得的吸光度,分别代入计算公式求出X、Y值,然后再将F、X、Y代入计算公式求出Z值。