Введение 5
1 Литературная часть 7
1.1 Люминесценция 7
1.2 Общая характеристика люминесценции 7
1.4 Спектры люминесценции 9
1.4 Спектры люминесценции 10
1.4.1 Принцип Франка - Кондона 10
1.4.2 Правило Стокса - Ломмеля 10
1.4.3 Правило Каши 1 1
1.4.4 Правило зеркальной симметрии Левшина 1 1
1.5 Выход и тушение люминесценции 1 1
1.6 Методы контроля содержания нефтепродуктов в водах 12
1.6.1 Гравиметрический метод 13
1.6.2 Метод ИК-спектроскопии 13
1.6.3 Метод газовой хроматографии 15
1.6.4 Флуориметрический метод 15
1.7 Влияние гексана на организм человека 16
1.8 Приборы, применяемые для проведения флуориметрического анализа 17
1.9 Измерения флуоресценции 19
2 Экспериментальная часть 21
2.1 Приборы, материалы и реактивы 2 1
2.1.1 Отбор пробы воды 2 1
2.2 Спектрофлуориметр «Флюорат-02 Панорама» 22
2.2.1 Принцип действия «Флюората-02» 23
2.3 Приготовление растворов и реактивов 25
2.3.1 Градуировочный раствор 25
2.3.2 Подготовка проб методом жидкостной экстракции 26
2.3.3 Определение оптимального времени контакта твердотельного чувствительного элемента с раствором, содержащим нефтепродукты 26
2.4 Исследование спектральных характеристик гексановых экстрактов 26
2.5 Разработка флуоресцентного способа определения нефтепродуктов
твердофазной экстракцией 30
2.5.1 Изучение влияния времени экстракции на величину аналитического сигнала 30
2.5.1 Проведение эксперимента с использованием твердофазной экстракции 32
2.6 Разработка кюветодержателя для проведения анализа с использованием
твердотельного чувствительного элемента 35
2.7 Способ определения нефтепродуктов в воде твердофазной экстракцией с использованием модернизированного кюветодержателя на жидкостном анализаторе «Флюорат-02 Панорама» 40
Выводы 43
Список литературы 44
Summary 48
Нефть - это один из самых важных полезных ископаемых. В процессе переработки из неё получают более двух тысяч различных продуктов, это: бензин, газ, одежда, бытовая химия, материал для свечей, краска для книг и так далее. Из нефти производят около тысячи различных смазочных материалов, которые необходимы для исправной работы фактически всем механизмам, начиная от миксера на нашей кухне и заканчивая паровозами.
На сегодняшний день Россия - ведущая страна по добыче и транспортировке нефти и нефтепродуктов. Рост добычи нефти, а также увеличение объемов переработки и транспортировки сопровождается увеличением загрязнения окружающей среды. От 3 до 7% нефтепродуктов добытых или потребляемых теряется безвозвратно в виде загрязнений. Попадая в окружающую среду, нефтепродукты претерпевают целый ряд сложных трансформаций, многие из которых представляют угрозу для жизни человека. Любой из классов нефтепродуктов может стать вредной примесью, загрязняющей воду. В малых концентрациях такое загрязнение может влиять на вкус и запах воды, при больших - образуются нефтяные пятна, которые могут стать причиной экологической катастрофы. И важно вовремя определить угрозу нефтяных загрязнений вод [1,2,3,4].
Флуориметрический метод анализа основан на возбуждении электронных спектров испускания молекул определяемого вещества при внешнем УФ- облучении и измерении интенсивности их фотолюминесценции. Для возникновения явления люминесценции молекулы вещества необходимо перевести из основного состояния в возбужденное с длительностью его существования, достаточной для осуществления излучательного электронного перехода из возбужденного состояния в основное. Это возможно для молекул с относительно устойчивым возбужденным состоянием. Анализ проводится в жидкой фазе после экстракции нефтепродуктов, растворённых в воде, гексаном 5
[5] . С целью исключения применения опасного для здоровья реагента - гексана, была предложена твердофазная экстракция нефтепродуктов, с использованием модернизированной кюветы, применяемой в анализаторе жидкости «Флюорат- 02 Панорама». Преимуществом твердофазной экстракции над жидкостной является повышение точности анализа, возможность исключения опасного реагента при проведении пробоподготовки - гексана.
Цель данной работы - разработка способа определения нефтепродуктов в воде, включающий в себя твердофазную экстракцию нефтепродуктов на поверхности твердотельного чувствительного элемента и детектирование флуориметрическим методом.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
— разработать кюветодержатель для закрепления твердотельного чувствительного элемента в кюветном отделении анализатора жидкости «Флюорат-02 Панорама»;
— сравнить соответствие результатов, полученных при применении твердофазной экстракции с результатами, полученными при жидкостной экстракции;
— апробировать предложенный способ на анализе пробы воды в реке Кача города Красноярска.
1. Разработан магнитный кюветодержатель для закрепления твердотельного чувствительного элемента в кюветном отделении анализатора жидкости «Флюорат-02 Панорама», который обеспечивает надёжную фиксацию крышки и кюветы между собой, а также позволяет зафиксировать внутри кюветы твердотельный чувствительный элемент, представляющий собой полиэтилен низкого давления марки ПЭ80Б-285Д толщиной 0,2 мм, 45 мм высотой и шириной 10 мм.
2. Спектры флуоресценции, полученные в ходе проведения экспериментов при использовании гексановой экстракции и твердофазной экстракции, имеют практически идентичную интенсивность люминесценции и схожесть пиков. На основании полученных данных можно судить о том, что способ твердофазной экстракции, при дальнейшем его изучении, может заменить метод гексановой экстракции.
3. Предложенный способ был апробирован на анализе пробы воды реки Кача города Красноярска. В анализируемых пробах воды был идентифицирован автомобильный бензин марки АИ-80.
Использование твердофазной экстракции, при анализе нефтепродуктов на анализаторе жидкости «Флюорат-02 Панорама», позволит отказаться от токсичного реагента - гексана.
