紅外測(cè)油儀基于油脂類物質(zhì)對(duì)特定紅外波長(zhǎng)的特征吸收特性實(shí)現(xiàn)定量分析,通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)處理與數(shù)據(jù)計(jì)算的協(xié)同工作,完成水樣中油分濃度的精準(zhǔn)測(cè)定。其核心原理遵循朗伯 - 比爾定律,即油分濃度與紅外光的吸收強(qiáng)度呈正相關(guān),整個(gè)檢測(cè)流程需經(jīng)過(guò)樣品預(yù)處理、光學(xué)檢測(cè)、信號(hào)轉(zhuǎn)化及結(jié)果計(jì)算四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 水樣中的油分需通過(guò)萃取分離 —— 利用油分在有機(jī)溶劑(如四氯化碳、四氯乙烯)中溶解度高的特性,將水樣與萃取劑按比例混合振蕩,使油分從水相轉(zhuǎn)移至有機(jī)相。萃取完成后,通過(guò)靜置分層或離心分離(轉(zhuǎn)速 3000r/min 左右)獲得澄清的有機(jī)萃取液,若存在乳化現(xiàn)象需加入無(wú)水硫酸鈉破乳,確保萃取液中無(wú)水分殘留(水分會(huì)干擾紅外吸收)。部分儀器集成自動(dòng)萃取模塊,通過(guò)機(jī)械振蕩、加熱(溫度控制在 30-40℃)加速萃取過(guò)程,提高油分轉(zhuǎn)移效率,萃取后的有機(jī)相需經(jīng) 0.45μm 濾膜過(guò)濾,去除懸浮顆粒物,避免干擾光路檢測(cè)。 系統(tǒng)核心包括紅外光源、單色器、比色皿與探測(cè)器。紅外光源(通常為硅碳棒或紅外 LED)發(fā)出連續(xù)波長(zhǎng)的紅外光(波長(zhǎng)范圍 2800-3100cm?1),經(jīng)聚光鏡聚焦后射入單色器。單色器通過(guò)光柵或棱鏡將復(fù)合光分解為單色光,精準(zhǔn)篩選出油分特征吸收的三個(gè)波長(zhǎng):2930cm?1(對(duì)應(yīng) CH?基團(tuán)的伸縮振動(dòng))、2960cm?1(對(duì)應(yīng) CH?基團(tuán)的伸縮振動(dòng))及 3030cm?1(對(duì)應(yīng)芳香烴的 CH 基團(tuán)振動(dòng))。單色光透過(guò)盛有萃取液的比色皿(材質(zhì)為石英,可透過(guò)紅外光)后,被紅外探測(cè)器(如光電倍增管、紅外傳感器)接收,探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),信號(hào)強(qiáng)度與油分對(duì)光的吸收程度直接相關(guān)。 探測(cè)器輸出的原始電信號(hào)微弱且含噪聲,需經(jīng)前置放大器放大(放大倍數(shù) 1000-10000 倍),再通過(guò)濾波電路去除環(huán)境光、電路噪聲等干擾信號(hào)。為抵消萃取劑本身的吸收影響,系統(tǒng)會(huì)同時(shí)測(cè)定純萃取劑(空白樣)的吸收值,通過(guò) “樣品吸收值 - 空白吸收值” 計(jì)算凈吸收值,消除背景干擾。對(duì)于溫度變化導(dǎo)致的信號(hào)波動(dòng),儀器內(nèi)置的溫度傳感器會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)比色皿溫度,通過(guò)軟件算法進(jìn)行溫度補(bǔ)償,確保不同溫度下的吸收值具有可比性。 儀器通過(guò)預(yù)先測(cè)定已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)油溶液(濃度梯度 0-100mg/L),建立吸收值與濃度的校準(zhǔn)曲線(線性相關(guān)系數(shù)需≥0.999)。檢測(cè)時(shí),將樣品的凈吸收值代入校準(zhǔn)曲線,自動(dòng)計(jì)算出油分濃度,再根據(jù)萃取劑與水樣的體積比,換算出原始水樣中的油分濃度(單位 mg/L)。部分高端儀器支持多波長(zhǎng)聯(lián)立計(jì)算,通過(guò)三個(gè)特征波長(zhǎng)的吸收值綜合計(jì)算,減少單一波長(zhǎng)檢測(cè)可能存在的干擾,進(jìn)一步提升低濃度油分(<0.1mg/L)的檢測(cè)精度。 整個(gè)工作流程需保持光學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)定 —— 光源強(qiáng)度、單色器波長(zhǎng)精度及探測(cè)器靈敏度會(huì)直接影響檢測(cè)結(jié)果,因此儀器需定期校準(zhǔn):每月用標(biāo)準(zhǔn)濾光片校準(zhǔn)波長(zhǎng)(偏差需≤±2cm?1),每季度用標(biāo)準(zhǔn)油溶液校準(zhǔn)曲線,確保長(zhǎng)期檢測(cè)的準(zhǔn)確性。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的光學(xué)檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理,紅外測(cè)油儀可實(shí)現(xiàn)對(duì)水樣中油分的快速定量,為水質(zhì)監(jiān)測(cè)提供可靠的數(shù)據(jù)分析依據(jù)。
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