ТОЧНОСТЬ ИК-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИХ ОЦЕНОК СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ В ИХ МОДЕЛЬНЫХ СМЕСЯХ ПРИ РАЗНЫХ СПОСОБАХ ИЗМЕРЕНИЯ ОБОБЩЕННОГО АНАЛИТИЧЕСКОГО СИГНАЛА

M. A. Fedorova, S. V. Usova, V. I. Vershinin

Аннотация


Проблема. Для оценки суммарного содержания (сΣ) углеводородов (УВ) в природных и сточных водах их экстрагируют, очищают экстракт от неуглеводородных компонентов, измеряют обобщенный сигнал в ИК-области спектра и находят интегральный показатель «содержание нефтепродуктов» (с*) в пересчете на стандартное вещество. Погрешность  δс = (с* - сΣ) / сΣ  должна зависеть от способа измерения сигнала, но систематически этот вопрос ранее не  исследовался.

  Эксперимент. Готовили модельные смеси алканов, циклоалканов и алкиларенов в CCl4. Обобщенные сигналы смесей измеряли методом  одноволновой ИК-спектрометрии (Фурье-спектрометр FT-801) и методом ИК-фотометрии (концентратомер ИКН-025 с интерференционными светофильтрами). Во всех случаях рассчитывали с* в пересчете на смесь Симарда и сравнивали значения δс, полученные при разных способах измерения сигнала. 

Результаты. В обоих случаях значения δс статистически значимы и хорошо воспроизводимы. При прочих равных условиях ИК-фотометрические измерения в области 3.3-3.5 мкм вели к более правильным оценкам суммарного содержания УВ,чем одноволновая ИК-спектрометрия при 3.42 мкм. Преимущество одноволновой ИК-спектрометрии по сравнению с ИК-фотометрией – более низкие пределы обнаружения.

Обсуждение результатов. Независимо от способа измерения сигнала, погрешность δс возникает в основном из-за несовпадения состава анализируемой смеси и состава стандартного вещества, а также из-за разной чувствительности определения различных УВ. Это предположение подтверждается возможностью прогнозирования δс с учетом состава исследуемой смеси и коэффициентов поглощения ее компонентов. Нивелирование чувствительности определения разных УВ при измерении их сигнала с помощью концентратомера приводит к  более точным оценкам суммарных содержаний. На основании литературных данных  о спектрах поглощения УВ в ИК-области предложен вероятный  механизм нивелирующего эффекта. В «Заключении» охарактеризованы теоретическая и прикладная значимость проведенного исследования.  

Ключевые слова: гидрохимический анализ, интегральные показатели, нефтепродукты,  погрешности анализа, ИК-спектрометрия, ИК-фотометрия,  концентратомеры,  пределы обнаружения.  

DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2014.18.1.010

 


Полный текст:

PDF (Russian)

Литература


Lurie Iu.Iu. Analiticheskaia khimiia promyshlennykh stochnykh vod [The analytical chemistry of industrial waste waters]. Moscow, Khimiia Publ., 1984. 448 p. (in Russian).

Brodsky E.S., Savchuk S.A. Determination of petroleum products in environmental objects. Journal of Analyt. Chem., 1998, vol. 53, no. 12, pp. 1070-1082.

Petrov S.I., Tiuliagina T.N., Vasilenko P.A. [Determination of oil products in objects of environment (review)]. Zavodskaia laboratoriia. Diagnostika materialov [Industrial Laboratory. Diagnostics of Materials], 1999, vol. 65, no. 9, pp. 3-19 (in Russian).

Leonenko I.I., Antonovich V.P., Andrianov A.M., Bezlutckaya I.V., Tsymbaliuk K.K. [Methods for the determination of petroleum products in water and other environmental objects]. Metody i ob'ekty khimicheskogo analiza [Methods and objects of chemical analysis], 2010, vol. 5, no. 2, pp.58-72 (in Russian).

Semenov A.D., Stradomskaia A.G., Pavlenko L.F. [Quantitative determination of petroleum products in natural waters]. Metody analiza prirodnykh i stochnykh vod. Problemy analiticheskoi khimii. T.V. [Methods of analysis of natural and waste waters. Problems of analytical chemistry. V.5]. M., Nauka Publ., 1977, pp. 203-221 (in Russian).

Klenkin A.A., Pavlenko L.F., Temerdashev Z.A. [Some methodic aspects of estimation of oil pollution level for water ecosystems]. Zavodskaia laboratoriia. Diagnostika materialov [Industrial Laboratory. Diagnostics of Materials], 2007, vol. 73, no. 2, pp. 31-35 (in Russian).

GOST RF 27384 – 2002. VODA. Normy pogreshnosti izmerenii pokazatelei sostava i svoistv. Utverzhdeno 27.03.2008 N 64-st [State Standard 27384 – 2002. Water. Error normatives for measured indices related to the composition and properties of waters. Stated 27.03.2008 № 64-st]. M., Gosizdat Rossii, 2008. 4 p. (in Russian).

Vershinin V.I, Antonova T.V., Fedorova M.A. [Total index reliability for estimation of integral content of hydrocarbons and phenols in natural and waste waters. The review]. Zavodskaia laboratoriia. Diagnostika materialov [Industrial Laboratory. Diagnostics of Materials], 2013, vol.79, no. 10, pp. 3-12. (in Russian).

ASTM D7066 – 04 (2011). Standard Test Method for dimer/trimer of chlorotrifluoroethylene (S-316) recoverable oil and grease and nonpolar material by infrared determination. http://www.astm.org/Standards/D7066.htm .

RD 52.10.243-92. Rukovodstvo po khimicheskomu analizu morskikh vod. Utverzhdeno 28.04.1992. [Standard 52.10.243-92. Manual for the chemical analysis of sea waters. Stated 28.04.1992]. Leningrad, Gidrometeoizdat, 171 p. (in Russian).

GOST 51797-2001. Voda pit'evaia. Metod opredeleniia soderzhaniia nefteproduktov [State Standard 51797-2001. Drinking water. Method to determine the petroleum products content]. Moscow, Gosizdat Rossii. 15 p. (in Russian).

PND F 14.1:2:4.168-2000. Metodika vypolneniia izmerenii massovoi kontsentratsii nefteproduktov v probakh pit'evykh, prirodnykh i ochishchennykh stochnykh vod metodom IK-spektrofotometrii s ispol'zovaniem kontsentratomera KN-2. [Standard 14.1:2:4.168-2000. Method of measurement for petroleum products mass concentration in drinking, natural and waste waters with KN-2 concentratometer]. http://www.opengost.ru/iso/13gosty_iso/13060_gost_iso/1306050_gost_iso (in Russian).

Drugov J.S., Rodin A.A. Ekologicheskie analizy pri razlivakh nefti i nefteproductov [Ecological analysis at crude oil and oil products spills]. St.Peterburg.: Anatolia Publ. 2007. 250 p. (in Russian)

Pokonova J.V. Neft` i nefteproducty [Crude Oil and Oil products]. St.Peterburg: «Mir i sem`ia» (World and Family). 2003. 904 p.

Usova S.V., Bogza Y.P., Goncharov D.S., Vershinin V.I. [Is absorbance in the mid-infrared region additive?] Analitika i kontrol' [Analytics and Control], 2011, vol.15, no. 1, pp. 78-86 (in Russian).

Usova S.V., Fedorova M.A., Vershinin V.I. [Prediction of absorption coefficients and systematic errors for total hydrocarbons determination by IR-photometry]. Metody i ob"ekty khimicheskogo analiza. [Methods and objects of chemical analysis], 2013, vol. 8, no. 4, pp.186-193 (in Russian).

Baena J.R., Valcarcel M. Total indices in analytical sciences. Trends in Analytical Chemistry, 2003, vol. 22, no.10, pp. 641-646.

Vershinin V.I., Brilenok N.S., Tsypko T.G. Methodology of the spectrophotometric analysis of organic mixtures: error of estimating total analyte concentrations taking into account their sensitivity coefficients. Journal of Analyt. Chem. 2012, vol. 67, no 7, pp. 649-654.

Vershinin V.I., Kuleshova M.P., Isachenko N.A., Shiligin P.V. Methodology of analysis of unseparated mixtures: error limits in estimating the total analyte concentration recalculated to a standard substance. Journal of Analyt. Chem. 2013, vol. 68, no. 6, pp. 477-485. DOI: 10.1134/S1061934813060154

Hastings S.H., Watson A.T., Williams R.A. Determination of hydrocarbon functional groups by infrared spectroscopy. Anal. Chem., 1952, vol. 24, no. 4, pp. 612-615.

Shagidullin R.R., Avvakumova L.V., Doroshkina G.M. Determination of petroleum products in water by measuring integral intensities of νCH absorption bands with a Fourier-transform IR spectrophotometric complex. Journal of Analyt. Chem., 2002, vol. 57, no. 3, pp. 203-209.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.