ATR-FTIR结合GC-FID快速识别油指纹技术研究

摘要

大型物资海上运输和石油资源不断开采导致海上溢油事故频发，造成严重危害，准确快速鉴别溢油源有助于开展清污行动、解决责任归属和争端纷争。目前海上溢油鉴别趋于多方法联合使用，准确度高却耗时耗力，不能满足快速鉴别油指纹的现实需求。因此，本研究提出结合红外光谱法和气相色谱法进行油指纹鉴别，实现两方法优势互补，以期提供一种快速、便捷、准确性高的溢油鉴别技术。
　　本文结合傅里叶变换衰减全反射红外光谱法操作简单、检测速度快和气相色谱法准确度高的优点，分析研究0＃柴油、-35＃柴油、120＃燃料油、大庆原油、内蒙古原油等五种油品中正构烷烃含量及短期风化（风化时间为40天）特性，并通过对两方法相关性分析，对两方法进行关系耦合，实现油指纹快速鉴别。
　　实验结果表明:柴油、原油红外光谱图整体相似，均于约2954 cm-1、约2920cm-1、约2850 cm-1、约1460 cm-1、1376 cm-1、约720 cm-1处有特征吸收峰，为烷烃振动频率;120＃燃料油红外光谱图于2952 cm-1、2920 cm-1、2851 cm-1、1595 cm-1、1455 cm-1、1375 cm-1、811 cm-1和749 cm-1处有特征吸收峰，为烷烃和芳烃振动频率。风化后油品红外光谱图原有特征吸收峰峰位未发生移动，但柴油、原油于约1700 cm-1、约1600 cm-1处出现新特征吸收峰。油品种类不同，其气相色谱图及各碳数正构烷烃浓度分布差异显著，风化后油品总正构烷烃浓度降低，但中碳数正构烷烃浓度增大。
　　柴油、原油官能团区1700 cm-1处吸光度随着风化程度的加深而增强，指纹区720 cm-1处吸光度随相连CH2个数增加而增强，据此对红外光谱法和气相色谱法进行关系耦合，提出一种油指纹快速鉴别方法:基于红外光谱法谱图数据估算油品风化时间，并通过气相色谱、红外光谱和风化时间三者耦合关系式求得气相色谱实验中正构烷烃成分比例，从而通过红外光谱实验间接获取气相色谱实验相关信息，达到快速、准确鉴别油指纹的目的。对该方法进行验证表明关系耦合效果良好。但油品于不同季节风化的风化程度存在差异，对其进行校正后，该方法精确度显著提高。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 海上溢油污染现状

1．2 海上溢油污染危害

1．3 油指纹鉴别

1．3．1 油指纹鉴别意义

1．3．2 油指纹鉴别原理

1．3．3 油指纹鉴别方法

1．3．4 油指纹鉴别目标分析物

1．4 研究目的与意义

1．5 研究内容与技术路线

1．5．1 研究内容

1．5．2 技术路线

1．6 创新点

第2章 实验部分

2．1 气相色谱实验

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验药品准备

2．1．3 样品预处理

2．1．4 检测分析

2．2 红外光谱实验

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验方法

2．3 风化实验

2．3．1 实验方案

2．3．2 风化油样变化

2．3．3 风化气象条件

2．4 本章小结

第3章 气相色谱法检测油指纹实验结果分析

3．1 未风化五种油气相色谱实验结果分析

3．2 风化油样气相色谱实验结果分析

3．2．1 0#柴油风化气相色谱实验结果分析

3．2．2 -35#柴油风化气相色谱实验结果分析

3．2．3 120#燃料油风化气相色谱实验结果分析

3．2．4 大庆原油风化气相色谱实验结果分析

3．2．5 内蒙古原油风化气相色谱实验结果分析

3．3 本章小结

第4章 红外光谱法检测油指纹实验结果分析

4．1 五种油未经历风化的红外光谱谱图解析

4．2 五种油经历风化后的ATR红外光谱谱图分析

4．2．1 0#、-35#柴油风化ATR红外光谱谱图分析

4．2．2 大庆原油、内蒙古原油风化ATR红外光谱图谱图分析

4．2．3 120#燃料油风化ATR红外光谱分析

4．3 本章小结

第5章 基于GC-FID的ATR-FTIR快速识别油指纹技术

5．1 相关性分析

5．2 ATR-FTIR与GC-FID关系耦合

5．3 实验验证

5．3．1 同季节风化实验验证

5．3．2 不同季节风化实验验证

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介