一种城市污泥矿物油的测定方法与流程

1.本发明属于城市污泥检验领域，涉及矿物油的测定方法，特别涉及城市污泥矿物油的测定方法。


背景技术：

2.城市污泥是在城市生活和与城市生活活动相关的城市市政设施运行与维护过程中产生的污泥。按来源可分为污水厂污泥、给水厂污泥、排水管道污泥、疏浚淤泥和建筑泥浆等，来源不同的污泥性质差别很大，相应的处理处置技术要求和资源化利用途径也各不相同。
3.城市污泥对环境污染较大，对污泥中各成份含量的分析，有利于对污泥进行科学处置，避免污泥中的有害物质对生态环境进行破坏。城市污泥中矿物油含量较高，毒性大，对环境污染严重。对污泥中矿物油含量的测定，可以了解矿物油的具体含量，制定相应的处置方法。现有技术中，城市污泥中的矿物油测定时按照国家城镇建设行业标准cj/t221-2005——《城市污水处理厂污泥检验方法》(下称《标准》或《标准》方法)执行，具体来说，是按照cj/t221-2005中城市污泥矿物油的测定红外分光光度法进行测定。
4.《标准》披露详细的操作步骤、操作要求和注意事项。其中，萃取步骤原文记载如下：
5.11.7.1萃取
6.准确称取(20.0
±
0.5)g的污泥样品于150ml烧杯中(取样量视污泥中含油量确定)。酸化至ph为2.0(一般加0.3ml浓盐酸即可)，加25g或适量
‑‑
水合硫酸镁，搅拌成均匀的糊状物，摊在烧杯壁上，以便事后容易取下。放置15min至30min，待其固化。将固体取出，放在瓷研钵中研磨。将粉状样品放在纸提取套筒中(用聚氟乙烯亲油性滤纸包裹好粉状样品)。注意纸包高度﹐应低于索氏提取器虹吸管最高点1cm至1.5cm。注意包裹要紧密，避免样品漏出后随回液进入虹吸弯管，导致弯管堵塞或进人蒸馏瓶。用四氯化碳润湿的小片滤纸，擦烧杯及研钵﹐此滤纸片也放入纸提取套筒中。用玻璃棉或玻璃珠装满套筒﹐在沸水浴中，用80ml四氯化碳回流萃取。第一次回流后每次回流时间控制在20min至25min之间，总萃取时间为4h，回流次数10次至12次。回流完成后应将套筒内剩余四氯化碳全部转移至蒸馏瓶中。如果蒸馏瓶中出现浑浊或悬浮物，用脱脂棉过滤至100ml容量瓶中，用四氯化碳冲洗脱脂棉。将蒸馏瓶中的液体全部转移至100ml容量瓶中，并用少量四氯化碳清洗蒸馏瓶，定容到刻度。
7.《标准》11.1范围中原文记载：“本方法是经验性的方法，只有严格遵守所有规定的操作细节才能得到平行的结果。”因此，在标准的权威指导下，现有技术中极少有对“城巿污泥矿物油的测定红外分光光度法”的改进方案。
8.在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题中的一个问题：
9.1、《标准》方法中使用的溶剂是四氯化碳。《标准》明确指出：四氯化碳有毒，操作时
要谨慎小心，并在通风橱内进行。四氯化碳毒性大，破坏臭氧层，对环境危害较大，同时危害分析人员身体健康。因此，该试剂已经严格限制生产和购买。
10.2、《标准》方法中，在萃取时，采用索氏提取法，萃取方法操作繁琐，单个样品的总萃取时间在4个小时以上，且一个索氏提取仪一次只能提取一个样品，萃取效率低。
11.3、现有技术中也提出了一种污泥中矿物油的检测方法，但该方法并不具备创造性。该方法使用石油醚作为萃取液，并采用超声辅助提取。一方面，石油醚虽是实验室常用的化学试剂，但该品极度易燃，具强刺激性。另一方面，采用超声提取，容易让样品温度变高，温度高，矿物油很容易损失。


技术实现要素：

12.鉴于此，本发明目的在于提供一种相对安全、高效的城市污泥矿物油的测定方法。
13.发明人通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，提供一种城市污泥矿物油的测定方法，包括振荡萃取步骤，萃取剂为四氯乙烯。
14.根据本发明城市污泥矿物油的测定方法，所述方法包括如下步骤：
15.s1、取干燥样品，加无水硫酸钠进行研磨，再转移至第一容器中；
16.s2、向所述第一容器中加入萃取剂，插上瓶塞；
17.s3、将所述第一容器至于振荡器中，振荡提取后静置；
18.s4、过滤，得提取液；
19.s5、合并全部提取液，所述提取液经过吸附净化处理后，得待检测液；
20.s6、将所述待检测液进行矿物油测定。
21.根据本发明城市污泥矿物油的测定方法，所述s2中，萃取剂的添加量为：每克干燥样品添加15～30ml萃取剂。
22.根据本发明城市污泥矿物油的测定方法，所述s3中，振荡器振荡频率为100～300次/min；振荡时间为30～10min。
23.根据本发明城市污泥矿物油的测定方法，所述s3中，静置时间为5～15min。
24.根据本发明城市污泥矿物油的测定方法，所述s4中，采用砂芯漏斗过滤。
25.根据本发明城市污泥矿物油的测定方法，所述s5中，吸附净化材料为硅酸镁和无水硫酸钠。
26.根据本发明城市污泥矿物油的测定方法，所述s5中，提取液通过吸附净化装置吸附净化处理。
27.根据本发明城市污泥矿物油的测定方法，所述吸附净化装置自上而下设置有样液室和吸附室，所述样液室和吸附室连通，所述吸附室下部设置有砂芯滤板，砂芯滤板上方的吸附室内填充有吸附净化材料。
28.根据本发明城市污泥矿物油的测定方法，具体步骤顺次如下：
29.s1、取干燥城市污泥样品1.00g，加无水硫酸钠进行研磨，再转移至具塞锥形瓶中；
30.s2、向所述具塞锥形瓶中加入20.0ml四氯乙烯，插上瓶塞；
31.s3、将所述具塞锥形瓶至于振荡器中，以220次/min的频次振荡提取25min；静置5min；
32.s4、用砂芯漏斗将提取液过滤至50ml比色管中，得提取液；
33.重复步骤s2至s4一次；
34.s5、用10.0ml四氯乙烯洗涤具塞锥形瓶、砂芯漏斗及污泥样品，合并全部提取液，所述提取液倒入吸附净化装置，弃去前5ml流出液，保留剩余流出液，得待检测液；
35.s6、使用分光光度法将所述待检测液进行矿物油测定。
36.与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点：
37.a)本发明在现有《城市污水处理厂污泥检验方法》的基础上，对样品萃取方式进行改进，优化了萃取溶剂，用四氯乙烯替换四氯化碳，四氯乙烯的毒性相对于四氯化碳小，对环境的危害也更小，是测定矿物油较理想的溶剂。本发明将索氏提取法改为震荡提取法，将索氏提取法单个样品总萃取时间在4小时以上，优化为一次性批量处理数十个样品，并将萃取时间缩短至1小时左右，既提高了方法的安全性，又提高了方法的效率。
38.b)城市污泥不同于一般植物生长基质土壤，城市污泥的成分更加复杂，仅《标准》就制定有机物、无机物、微生物等合计54种城市污泥中不同类型的分析测定标准方法，每种化学成分的分析测定方法各有要求。如何快速、准确地分析出城市污泥中的矿物油，对技术人员来说并非一件很轻松的事情。本发明在城市污泥中添加四氯乙烯，通过振荡萃取的方式获取城市污泥中的矿物油，安全性更高、工作效率更高。
39.振荡萃取具有所用设备简单，操作方便的特点，是实验室早已广泛使用的辅助萃取方式；
40.四氯乙烯用途同样广泛：用作金属脱脂溶剂、驱肠虫药、脂肪类萃取剂、灭火剂、烟幕剂、用于合成三氯乙烯和含氟有机化合物、用作天然及合成纤维的干洗剂、用作金属的脱脂洗涤剂及一般溶剂、有机合成中间体等、用作色谱分析标准物质。用于胶黏剂的驱虫剂、脂肪类萃取剂，也用于有机合成。
41.本发明首次将已经在其它领域广泛使用的溶剂应用到城市污泥矿物油的测定工作中，不仅方法的精密度和准确度都满足标准要求，还提高了方法的安全性，大幅缩短了分析测定时间，提高了分析测定效率。
42.c)经试验反复验证，本发明方法的精密度和准确度都满足标准要求，本发明方法完全可以作为新的技术标准推广应用。本发明方法的改进提高了城市污泥矿物油测定操作的安全性、方便性、极大提高工作效率。同时可避免对环境和分析人员的极大危害，尤其适合大批样品的分析检测，是测定城市污泥矿物油的理想方法。
43.d)本发明的一个实施方式中，吸附净化材料选用硅酸镁和无水硫酸钠，硅酸镁可以除掉动植物油，无水硫酸钠可以去除水，避免萃取液中含水，如果萃取液中有水，会影响最终的测定结果。
44.e)本发明的一个实施方式中，发明人改进设计了吸附净化装置，该装置可以提高吸附效率。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根
据这些附图获得其他相关的附图。
46.图1是本发明城市污泥矿物油的测定方法中吸附柱剖视结构示意图。
47.图中标记分别为：
48.11 样液室，
49.12 吸附室，
50.13 滤板，
51.20 吸附剂。
具体实施方式
52.下面结合附图与一个具体实施例进行说明。
53.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
54.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。
55.本实施例中，城市污泥矿物油的测定方法，步骤如下：
56.s1、取干燥城市污泥样品1.00g，加无水硫酸钠进行研磨，再转移至第一容器中，本实施例中，所述第一容器为具塞锥形瓶。无水硫酸钠可以充分吸收污泥样品中的水分，避免水分进入到萃取液中。选择具塞锥形瓶，便于将样品放在振荡器上振荡。当然，根据实验室条件，可以选择其他容器进行替代，例如具塞试管等其他可以密封的容器。
57.s2、向所述具塞锥形瓶中加入20.0ml四氯乙烯，插上瓶塞。四氯乙烯的毒性相对于四氯化碳小，对环境的危害也更小，经实践，四氯乙烯是测定矿物油的理想的溶剂。由现有技术的四氯化碳改为四氯乙烯，本发明方法的改进提高了该项目操作的安全性、方便性，可避免溶剂对环境和分析人员的极大危害。
58.s3、将所述具塞锥形瓶至于振荡器中，以220次/min的频次振荡提取25min；静置5min。振荡器是现有设备，该设备可以一次性批量振荡数十个样品，当然，这与振荡器的规格选择相关。例如，本实验室使用的恒温振荡器，可以放置25个以上的100ml锥形瓶。即，可以单次振荡至少25个样品。相比于索氏提取仪，一次只能提取一个样品，且每次总萃取时间4小时以上，城市污泥矿物油的测定效率在本发明方法技术条件下得到显著提升。使用本发明方法，分析人员一天可以分析至少100个城市污泥样品；使用索氏提取仪，一天只能分析2个城市污泥样品，如果要提高分析样本量，则需要增加索氏提取仪的数量，这将大幅提高试验设备的采购成本，加上配套使用的回流设备等，会占用大量实验室空间。
59.s4、用砂芯漏斗将提取液过滤至50ml比色管中，得提取液。使用砂芯漏斗过滤后立即洗干净，可重复使用，节约成本，同时提高了过滤效率，方便操作，节约了换滤膜的时间。
60.在分析测定过程中，根据实际需要，可重复步骤s2至s4一次。
61.s5、用10.0ml四氯乙烯洗涤具塞锥形瓶、砂芯漏斗及污泥样品，合并全部提取液，
所述提取液倒入吸附净化装置，弃去前5ml流出液，保留剩余流出液，得待检测液。
62.参见图1，本实施例所描述的吸附净化装置，包括样液室11和吸附室12，样液室11位于吸附室12正上方，样液室11顶部敞口，样液室11下部开口，吸附室12为管状结构。样液室11与吸附室12连通，构成漏斗结构。样液室11下部嵌设有滤板13，本实施例中，所述滤板为砂芯滤板，滤板13的样液室11内填充有吸附剂20，即吸附净化材料。使用时，将样液倒入样液室11中，样液经过吸附剂20，杂质和水被吸附剂20吸附，通过吸附剂20的液体，作为待测液，进行矿物油测定。
63.s6、使用分光光度法将所述待检测液进行矿物油测定。本实施例中，矿物油的测定方式采用《标准》方法中的分光光度测定。
64.本实施例中，各试剂的添加量，可以根据待测样品质量进行换算。
65.为说明本发明方法的精密度和准确度，采用本发明方法对多个样品进行实际测定验证，同时，以《标准》方法作为对照，对本发明方法进行验证。
66.试验方案：采用震荡提取法：
67.称取三种不同的城市污泥样品1.00g(精确到0.01g)各6份加无水硫酸钠进行研磨，转移至锥形瓶中，分别加入石油类标准物质30mg、50mg、100mg(对应污泥矿物油浓度为30mg/g、50mg/g、100mg/g)。加入20.0ml四氯乙烯，插上瓶塞，置于振荡器中以220次/min的频次振荡提取25min。静置5min后，用砂芯漏斗将提取液过滤至50ml比色管中。再用20.0ml四氯乙烯重复提取一次，第二次振荡提取后无需静置。将提取液和样品全部转移过滤。用10.0ml四氯乙烯洗涤具塞锥形瓶、砂芯漏斗及污泥样品，合并提取液。将提取液倒入吸附柱，弃去前5ml流出液，保留剩余流出液，进行测定，每种污泥样品平行测定6次。精密度测试数据如表1所示，准确度测试数据如表2所示。
68.对照方案，采用索氏提取法：
69.选取城市污泥样品3，称取1.00g后加入加无水硫酸钠进行研磨，加入石油类标准物质100mg，采用《城市污水处理厂污泥检验方法》cj/t 221-2005中城市污泥矿物油的测定红外分光光度法，将样品放在索氏提取器的提取套筒中，在沸水浴中，用80ml四氯化碳回流萃取，第一次回流后每次回流时间控制在25min，回流12次。将蒸馏瓶中的液体全部转移到100ml容量瓶中，并用四氯乙烯清洗蒸馏瓶，定容至刻度。将提取液倒入吸附柱，弃去前5ml流出液，保留剩余流出液，进行测定，每种污泥样品平行测定6次。精密度测试数据如表1所示，准确度测试数据如表2所示。
70.表1精密度测试数据
[0071][0072][0073]
表2准确度测试数据
[0074][0075]
作为方法验证必须要满足的样品含量要求，本实施例通过选取高、中、低三种浓度的样品，对本发明方法的精密度和准确度进行验证，只有三个浓度都满足测定要求，才能说明这个方法是可以使用的。试验证明，本发明方法完全能够满足城巿污泥矿物油的测定要求。
[0076]
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。