红外测油仪基于油脂类物质对特定红外波长的特征吸收特性实现定量分析,通过光学系统、信号处理与数据计算的协同工作,完成水样中油分浓度的精准测定。其核心原理遵循朗伯 - 比尔定律,即油分浓度与红外光的吸收强度呈正相关,整个检测流程需经过样品预处理、光学检测、信号转化及结果计算四个关键环节。 水样中的油分需通过萃取分离 —— 利用油分在有机溶剂(如四氯化碳、四氯乙烯)中溶解度高的特性,将水样与萃取剂按比例混合振荡,使油分从水相转移至有机相。萃取完成后,通过静置分层或离心分离(转速 3000r/min 左右)获得澄清的有机萃取液,若存在乳化现象需加入无水硫酸钠破乳,确保萃取液中无水分残留(水分会干扰红外吸收)。部分仪器集成自动萃取模块,通过机械振荡、加热(温度控制在 30-40℃)加速萃取过程,提高油分转移效率,萃取后的有机相需经 0.45μm 滤膜过滤,去除悬浮颗粒物,避免干扰光路检测。 系统核心包括红外光源、单色器、比色皿与探测器。红外光源(通常为硅碳棒或红外 LED)发出连续波长的红外光(波长范围 2800-3100cm⁻¹),经聚光镜聚焦后射入单色器。单色器通过光栅或棱镜将复合光分解为单色光,精准筛选出油分特征吸收的三个波长:2930cm⁻¹(对应 CH₂基团的伸缩振动)、2960cm⁻¹(对应 CH₃基团的伸缩振动)及 3030cm⁻¹(对应芳香烃的 CH 基团振动)。单色光透过盛有萃取液的比色皿(材质为石英,可透过红外光)后,被红外探测器(如光电倍增管、红外传感器)接收,探测器将光信号转化为电信号,信号强度与油分对光的吸收程度直接相关。 探测器输出的原始电信号微弱且含噪声,需经前置放大器放大(放大倍数 1000-10000 倍),再通过滤波电路去除环境光、电路噪声等干扰信号。为抵消萃取剂本身的吸收影响,系统会同时测定纯萃取剂(空白样)的吸收值,通过 “样品吸收值 - 空白吸收值” 计算净吸收值,消除背景干扰。对于温度变化导致的信号波动,仪器内置的温度传感器会实时监测比色皿温度,通过软件算法进行温度补偿,确保不同温度下的吸收值具有可比性。 仪器通过预先测定已知浓度的标准油溶液(浓度梯度 0-100mg/L),建立吸收值与浓度的校准曲线(线性相关系数需≥0.999)。检测时,将样品的净吸收值代入校准曲线,自动计算出油分浓度,再根据萃取剂与水样的体积比,换算出原始水样中的油分浓度(单位 mg/L)。部分高端仪器支持多波长联立计算,通过三个特征波长的吸收值综合计算,减少单一波长检测可能存在的干扰,进一步提升低浓度油分(<0.1mg/L)的检测精度。 整个工作流程需保持光学系统稳定 —— 光源强度、单色器波长精度及探测器灵敏度会直接影响检测结果,因此仪器需定期校准:每月用标准滤光片校准波长(偏差需≤±2cm⁻¹),每季度用标准油溶液校准曲线,确保长期检测的准确性。通过标准化的光学检测与数据处理,红外测油仪可实现对水样中油分的快速定量,为水质监测提供可靠的数据分析依据。
|