赤外線吸収分光計による油類汚染物（石油炭化水素など）の検出

赤外線吸収分光計による油類汚染物（石油炭化水素など）の検出

1.検出目標

• 油類汚染物：石油炭化水素（例えばディーゼル、ガソリン、潤滑油）、動植物油脂などを含む。
• コア指標：特定の赤外線吸収ピーク（例えばC-H結合伸縮振動吸収ピーク）油類濃度を定量分析する。

2.基本原理

• 赤外線吸収特性：油分子中のC-H結合中赤外帯域（3.4–3.5 μm，すなわち2940-2850 cm𔓓¹）は強い吸収ピーク（メチル基、メチレン基の伸縮振動）を発生する。
• 定量的根拠：ランベルト・ビルの法則（ランバート・ビール法則）、吸光度は油類濃度に比例する：
  $$A=\epsilon \cdot C\cdot l$$
  • $A$：吸光度
  • $\epsilon$：モル吸光係数
  • $C$：油類濃度
  • $l$：光路長（サンプルセル厚）

3.検査フロー

1. サンプル前処理：

   • 抽出：水サンプルまたは固体サンプル中の油類を**四塩化炭素（CCl 8324）でまたはテトラクロロエチレン（CタンタルClタンタル）**抽出（両者は赤外線領域で吸収妨害なし）。
   • 浄化（オプション）：シリカゲルカラムにより動植物油脂（干渉物）を除去し、石油炭化水素を保持する。

2. けいきこうせい：

   • ひょうじゅんきょくせんほう：標準油（例えばn−ヘキサデカン、イソオクタン、ベンゼンなど）を用いてシリーズ濃度に配合し、吸光度を測定し、標準曲線を描画する。
   • ひかくほう：抽出溶媒を空白パラメータとし、溶媒背景干渉を除去する。

3. サンプル測定：

   • 抽出液をサンプルプールに注入し、スキャンする3.4〜3.5μm帯域吸光度
   • 標準曲線から油類濃度（単位：mg/Lまたはmg/kg）を計算した。

4.重要パラメータと干渉要因

• けんしゅつげんかい：通常は0.1〜1 mg/L（抽出効率と機器感度に依存）。
• しゅぼうがい：
  • 動植物油：C-H結合を含む有機物（シリカゲルカラムで分離する必要がある）。
  • 懸濁粒子状物質：散乱干渉を避けるために濾過（＜0.45μm濾過膜）が必要である。
  • ようざいじゅんど：四塩化炭素は脱芳香族炭化水素処理（残留ベンゼン干渉を避ける）が必要である。

5.機器タイプ

• 非分散赤外（NDIR）分光計：
  • 油類検査に専用し、固定波長（3.4μm）、構造が簡単で、コストが低い（オンラインモニタリングによく使われる）。
• フーリエ変換赤外（FTIR）分光計：
  • 全帯域スキャンにより、石油炭化水素や植物油などの油類成分を区別することができるが、操作が複雑でコストが高い（実験室分析）。

6.アプリケーションシーン

• 環境モニタリング：
  • 地表水、地下水、土壌中の石油汚染検査（例えば油流出事故の応急）。
• こうぎょうはいすい：
  • 石化、機械加工などの業界廃水含油量の監視。
• 法令遵守：
  • 合致するEPA 418.1（アメリカ）、ISO 9377-2規格（国際）などの標準。

7.長所と短所の比較

8.他の油類検査方法との比較

9.注意事項

• ようざいせんたく：C-H結合を含む溶媒（ヘキサンなど）を禁止し、優先的に四塩化炭素を使用する（通風キャビネット操作が必要）。
• サンプル保存：抽出後のサンプルは遮光冷蔵（24時間以内に分析）する必要がある。
• けいきほしゅ：定期的にサンプルプールを清掃する