一种检测含油废水中石油烃含量的方法与流程

本发明属于石油检测领域，涉及一种检测含油废水中石油烃含量的方法

背景技术：

随着经济的飞速发展，石油烃污染也已经成为了世界性难题。石油的开采、冶炼、运输以及各类溢油事件的频繁发生，人类日常活动排放的城市污水和废弃物，都是导致石油烃污染的重要来源。石油烃污染物中不同的馏分对人类、动植物以及生态环境会产生不同程度的污染和破坏，特别是多环芳烃等的致癌性、致畸性和致突变性，会通过海洋生物食物链直接影响到人类的健康。因此，寻找有效的石油烃检测方法对于有效降低和避免其危害就具有十分重要的意义。目前，在石油烃检测方面比较成熟的方法主要有紫外分光光度法、重量法、荧光分光光度法、气相色谱法等。通过以上方法可以有效地检测出水环境中石油烃的含量，而这些方法在具体应用时也各有其局限所在。其中分光光度法检测结果易受溶剂吸收峰的影响；重量法虽然操作简单但是测量误差较大；气相色谱法有样品前处理要求高、成本高等缺点,不宜用于多个样品的检测。

微波是无线波中波长最短的波段，频率为30mhz～300ghz。利用微波透射过电介质物质时，与被测物质相互作用，根据微波信号参数的变化，可以推导出被检物质的类型和含量等相关信息，微波检测手段常用于检测粮食中的水分含量。但没有具体技术公开过将其应用于分析含油污水中的石油烃含量的技术方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种检测含油废水中石油烃含量的方法。包括对废水中石油烃的萃取和微波检测两个主体部分。对于同一组分、不同浓度的样品溶液，其介电常数不同，当微波与不同浓度的石油烃相互作用时，微波信号特征参数会发生变化。本发明选取插入损耗参数(s12)为特征量，通过预先建立的不同石油烃浓度和特征s12参数值之间的对应关系，从而对废水体系中的石油烃的含量进行分析。

具体技术方案为，一种检测含油废水中石油烃含量的方法，包括如下步骤：

(1)样品预处理

取含油污水样品离心，再取等体积的石油醚与离心后的含油污水样品在分液漏斗中混合，剧烈震荡，重复萃取至少三次，收集上层有机相萃取液；用高温干燥后的无水na2so4脱除萃取液中的水分，于比色管中定容待测；该预处理方法对原油的回收率可达90％以上。

(2)构建一个用于测试液体样品s12参数变化曲线的闭合同轴传输线测试系统，该闭合同轴传输线测试系统包括测试夹具、矢量网络分析仪、计算机和测试连接线；所述的测试夹具包括两个sma接头、具有电磁屏蔽效应的样品室、样品室内导体和待测样品；

将所述样品室内导体置于样品室中轴线上，两个sma接头分别与样品室两端螺纹连接，同时与样品室内导体的两端插接相连；两个sma接头的另一侧分别通过测试连接线与矢量网络分析仪连接；计算机与矢量网络分析仪连接，进行数据采集与计算分析；所述的样品室内导体、两个sma接头和样品室处于同一中轴线，将待测样品置于样品室的内部环形腔内；

(3)标准曲线的绘制

取溶解在石油醚中的原油储备液，于比色管中，用石油醚定容后摇匀，梯度稀释，得到浓度分别为100mg/l、50mg/l、30mg/l、20mg/l和10mg/l的石油烃标准溶液；通过步骤(2)所述的测试系统测试每个浓度点的s12参数变化曲线，以石油烃浓度为横坐标，将每个浓度点的特征s12参数值取负作为纵坐标绘制标准曲线；

(4)样品的检测及结果计算

将步骤(1)预处理后的待测样品放入步骤(2)构建的测试系统中测得其特征s12参数，并代入到步骤(3)绘制的标准曲线中，得到废水中的石油烃质量浓度；若得到的特征s12参数值在标准曲线包含范围之外，则用溶剂稀释至标准曲线范围内，再得到废水中的石油烃质量浓度。

进一步地，步骤(2)所述的sma接头为双母头sma接头，其由四孔法兰、柱状筒形聚四氟乙烯和双向sma接头双母头同轴内导体构成；所述的样品室内导体两端为插针，其尺寸与双向sma接头双母头同轴内导体两端的母头尺寸相配合。

进一步地，步骤(2)所述的待测样品为液体，液体样品通过聚四氟乙烯注射器注入到样品室中，为了剔除气泡产生的影响，样品充满整个样品室。

进一步地，步骤(3)所述的s12参数变化曲线的测定主要包括以下步骤：

第一步，准备测试仪器，采集数据

将计算机与矢量网络分析仪相连，获取测试仪器数据；将测试连接线与矢量网络分析仪对应端口相接，用标准校准件对矢量网络分析仪进行全双端口校正，校正完毕后保存校正数据到矢量网络分析仪中；

第二步，将待测样品注入到样品室内；

第三步，测试待测样品

通过测试连接线将测试夹具与矢量网络分析仪两端口连接，对待测样品进行扫频测试，并将测得的s12参数变化曲线导入计算机保存。

上述的扫频测试，测试频率范围是30khz～3ghz。

进一步地，步骤(4)中特征s12参数的获取方法：在测试得到的不同石油烃浓度的s12参数变化曲线后，选取不同浓度的石油烃标准液之间s12参数区别最明显的频段作为观察频率范围，选取曲线顶端的频率作为特征频率，其对应的s12参数作为特征s12参数。

本发明的有益效果为，提供的一种检测废水中石油烃的方法具有成本低廉、样品的前处理方法简单等优势,本发明中涉及的测试系统灵敏度较高,方法检测限可达到0.2mg/l,远低于国家标准规定的污染限值。

附图说明

图1是本发明的测试装置体系示意图。

图2是本发明在测试频率范围内选取的s12参数变化曲线。

图3是以石油烃浓度为横坐标，以微波频率为2.145ghz时的特征s12参数值的负值为纵坐标所作的标准曲线。

图中，1四孔法兰；2聚四氟乙烯；3双向sma接头双母头同轴内导体；4转接头；5样品室；6样品室内导体；7测试连接线；8矢量网络分析仪；9计算机。

具体实施方式

为实现以上效果，下面结合附图与实施例对发明作进一步描述：一种检测含油废水中石油烃含量的方法主要包括含油污水预处理、测试系统设计与组装、标准曲线的建立、样品检测及结果计算。

取溶解在石油醚中的原油储备液，其原油浓度为2g/l，0.5ml于10ml的比色管中，用石油醚定容后摇匀，梯度稀释，至少得到五组不同浓度的分别为100mg/l、50mg/l、30mg/l、20mg/l和10mg/l的石油烃标准溶液；

利用石油烃在水和有机溶剂中的溶解性差异，本发明采用石油醚萃取含油废水中的石油烃，为了确保萃取完全，重复震荡萃取三次，此法对废水中原油的回收率可达90％以上。所采用的的石油醚和用于脱水的无水na2so4均为分析纯，其中石油醚的沸程为60～90℃。

本发明提供的闭合同轴传输线测试系统测试待测样品s12参数变化曲线的方法,具体包括以下步骤：

第一步，准备测试仪器，采集数据

将计算机与矢量网络分析仪相连，获取来自测试仪器的数据；将测试连接线与矢量网络分析仪对应端口相接，用标准校准件对矢量网络分析仪进行全双端口校正，校正完毕后保存校正数据到矢量网络分析仪中。

第二步，组装测试夹具

将样品室内导体与双向sma接头相连，然后将双向sma接头旋入转接头对应连接sma接头的一侧螺纹内，保证后期夹具连接测试线时sma接头不会发生额外转动；转接头与样品室相接并旋紧，将待测样品注入样品室内，将已组装好的转接头与样品室相接并旋紧。

第四步，测试待测样品

将测试夹具两端与连接矢量网络分析仪两端口的测试线相连并旋紧，对待测样品进行扫频测试，并将测得的s12参数变化曲线导入计算机保存。

测试标准液和样品的s12参数变化曲线时，在扫频范围内(30khz～3ghz)共得到800个数据点，选取不同浓度的石油烃标准液之间s12参数区别最明显的频段作为观察频率范围，选取曲线顶端的频率作为特征频率，其对应的s12参数作为特征s12参数。