基于不同溶剂的油脂检测
基于不同溶剂的油脂检测
图1. Spectrum 100傅立叶变换红外光谱仪。
对于环境安全和人类健康来说，分散在水中的石油和油脂的分析检测工作非常重要。长久以来，红外光谱法作为一个标准方法用于检测和定量分析烃类污染物，尤其在近海石油泄漏中产生的污染物。含氯氟烃的溶剂对环境的影响促使人类开发出多种使用更安全溶剂的检测方法。本文综述了四氯乙烯、烃类和环己胺等溶剂的测试方法，并对三者的特点作了比较。
提取方法和实验条件
提取方法
对于水样品的提取，先用硫酸酸化，将pH值调至2，再用选定的溶剂提取3遍。这里讨论的所有溶剂都可以达到90%以上的提取效率。通过设定溶剂与样品的比例，可以实现预浓缩，典型的比例可以使用最少5以上（50ml溶剂加到250 ml样品中）。此时，提取物含有很多非极性物质，如烃类和油脂，将提取物通过硅胶可以移除油脂组分。
对于土壤样品，提取会困难一些，用干燥的细颗粒土可得到最佳结果。将溶剂（以每克样品1ml溶剂的比例）加入样品中振摇5min。测试前轻轻倒出并过滤，或者使用注射器和针筒过滤器。对于土壤，可以很容易进行预浓缩的范围很小，所以真正的检测限比液—液提取要高。
图2. 校正标样光谱图和校正图。
红外仪器和扫描条件
仪器：PerkinElmer的SpectrumTM 400、100或65傅立叶变换红外光谱仪(PerkinElmer, Inc., Shelton, CT USA)，5mm石英比色皿或0.5mm氯化钠液体透射池，带有ZnSe平顶板45o入射的HATR附件。
扫描条件：8cm-1的分辨率，扫描时间小于1min。
图3. 样品液滴铺展于晶体上的ZnSe ATR顶板。
四氯乙烯的透射测定
使用全卤溶剂可以得到最佳灵敏度，因为其在C-H伸缩区域是完全透明的，而碳氢化合物在这个区域有强吸收，氯氟烃溶剂在这个区域也有强烈吸收。测试步骤如下：
校正标样：辛酸和异辛烷的四氯乙烯溶液，25~400 mg/L（5倍预浓缩后为5~80 mg/L）。
用5mm的石英比色皿进行测试。
用两点基线校正法确定2930 cm-1 位置的峰高,校正标样光谱图见图2。
该方法用另外的标样和加入标准水的样品进行了验证，结果显示当采用5倍预浓缩处理后，提取效率达到93%，检测限为0.1 mg/L。
图4. 溶剂蒸发后油膜的ATR 光谱图，以及油浓度的校正图。
蒸发和ATR测试
烃类溶剂提供了比卤化溶剂更环保的选择，然而也存在一些不足之处，无法进行C-H伸缩区域的透射测定。通过在ATR 晶体上沉积上少量提取物，让溶剂挥发后，测试形成的油膜来进行光谱测试分析。当然，这个方法测试的只是比溶剂挥发性差的样品。具体的试验过程如下：
提取过程与四氯乙烯提取法类似，但要注意提取物在顶层。
测试背景后，使用微量移液器，将25 μl的提取物以小液滴的形式沿ATR晶体的长度方向铺展。这使得所用晶体的面积最大化，同时避开了边缘附近受照射相对较弱的区域。
蒸发溶剂，时间分辨测试显示，25℃实验室温度下，正己烷挥发需要60s。
图5. 1380cm-1附近吸收峰的各种碳氢化合物和油的ATR光谱图。
进行红外光谱测试。
通过比较2960 cm-1 位置的峰相对于校正图的高度，计算出油的浓度。
光谱图和校正图如图4。与四氯乙烯透射测定法相比，这种方法在将样品放入光谱仪时要求稍加小心一点，由于有蒸发步骤，用的时间也稍微多些，但是，提取仍然是整个分析中时间最长的步骤。灵敏度稍差些，但当使用5倍预浓缩处理，仍能达到40 mg/L的检测限。
图6. 多个发动机润滑油校正标样（溶剂已扣减）的光谱图和校正图。
环己胺的透射测定
对环己胺和一系列石油及碳氢化合物的光谱探测显示，许多分析物在1380cm-1附近有1个峰。在这个波段，环己胺仍然可被探测微弱的吸收，限制了有效光程。当溶剂空白的透射率小于33%时，对应于0.5 mm的光程，可得到最佳的信噪比。
提取和测试步骤跟前面类似，采用矿物发动机润滑油，但溶剂光谱在确定1377 cm-1处的峰高度之前被扣减。光谱图和校正图如图6所示。
分析步骤与四氯乙烯法相同，但是，由于使用的是较弱的波段和更短的光程，灵敏度变差。不过，实践中经常用的预浓缩因子高达20倍，这可使检测限达到5 mg/L，对于众多应用来说，这样的灵敏度已足够。
小结
MIR光谱测定法经常被用于分析水和土壤中的碳氢化合物污染，它拥有好的灵敏度和潜在的相对于荧光或光散射技术更好的特异性。
采用全卤和投射测定的传统方法具有最佳的灵敏度，但需要比较昂贵的且对环境有潜在危害的溶剂。
ATR测试方法可以使用烃类溶剂，并且可实现较好的灵敏度。
对于允许略微损失灵敏度的应用场合，环己烷是可用于投射测试的可用溶剂。
珀金埃尔默公司
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何发
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