紅外測油儀是一種基于紅外光譜吸收原理,專門用于定量分析水中礦物油(總石油烴)含量的精密環境監測儀器。其核心技術在于對特定化學鍵振動能量的精準測量。
一、核心工作原理:紅外吸收與朗伯-比爾定律
儀器的基本工作原理遵循兩個核心物理化學規律:
分子振動吸收原理:礦物油主要由碳氫化合物(CH?-、-CH?-、芳香環等)組成。當紅外光(特定波長的中紅外光)照射樣品時,油分子中的甲基(-CH?)和亞甲基(-CH?-)的C-H鍵會選擇性吸收與其振動頻率一致的紅外光能量,從基態躍遷到激發態。
朗伯-比爾定律:該定律表明,特定波長下,紅外光的吸光度(A)與樣品中吸光物質的濃度(c)及光程長度(L)成正比,即A=εcL(ε為吸光系數)。這是定量分析的基石。通過測量吸光度,即可反算出油的濃度。
二、關鍵光譜分析技術:三波長測量法
為精確測量復雜的油品混合物,現代紅外測油儀普遍采用三波長測量技術,以排除其他物質的干擾并實現標準化測量。
測量波長(2930cm?¹,約3.41μm):此為亞甲基(-CH?-)中C-H鍵的伸縮振動特征吸收峰,是測量礦物油含量的主波長。樣品在此處的吸光度直接反映了油濃度的主要信息。
參比波長(3030cm?¹,約3.30μm):此為芳香環上C-H鍵的伸縮振動特征吸收峰。測量此波長下的吸光度,有助于評估油品組成并對主波長測量進行校正,特別是當油品中含有較多芳烴時。
補償波長(約2600cm?¹):此區域通常無明顯油類特征吸收峰。設置此波長的目的是扣除背景干擾,如溶劑(四氯化碳或四氯乙烯)的輕微變化、樣品池壁的散射或懸浮顆粒物的影響。
最終,樣品的吸光度由公式計算:A=A????-[A????×(α/β)](其中α、β為儀器校正系數)。此方法有效消除了非烴類物質的干擾,確保了測量結果的準確性和對不同油品的適應性。
總結:紅外測油儀通過精準捕捉油分子C-H鍵的紅外特征吸收,并運用三波長光譜分析技術進行校正和抗干擾,最終依據朗伯-比爾定律實現對水中礦物油的高精度定量分析,是環境監測領域的方法。
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