Với sự phát triển nhanh chóng của công nghiệp hóa, vấn đề ô nhiễm dầu trong các vùng nước ngày càng trở nên nổi bật và đã trở thành một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và sức khỏe con người. Dầu mỏ, một khi xâm nhập vào các vùng nước, không chỉ phá hủy hệ sinh thái thủy sinh mà còn có thể tích tụ thông qua chuỗi thức ăn, gây nguy hiểm tiềm tàng cho con người. Do đó, việc kiểm tra nhanh và chính xác hàm lượng dầu trong nước là một liên kết trong lĩnh vực giám sát môi trường, xử lý nước thải và công nghiệp dầu mỏ. Trong số nhiều công nghệ kiểm tra dầu, máy đo dầu quang phổ hồng ngoại đã trở thành thiết bị kiểm tra chủ đạo trong ngành nhờ vào độ nhạy cao, tính chọn lọc cao và hoạt động dễ dàng.

I. Nguyên tắc làm việc: Phân tích định lượng dựa trên tính năng hấp thụ

Nguyên tắc cốt lõi của máy quang phổ hồng ngoại là phân tích định lượng bằng cách sử dụng các đặc tính hấp thụ đặc trưng của các chất dầu trong vùng phổ hồng ngoại. Hầu hết các chất thuộc nhóm dầu mỏ (ví dụ alkan, hydrocarbon thơm, v.v.) có đỉnh hấp thụ rung kính thiên văn liên kết C-H điển hình trong các dải hồng ngoại gần và hồng ngoại trung bình (thường là khoảng 3,4 μm, tức là số sóng khoảng 2930 cm⁻185). Sức mạnh đỉnh hấp thụ này tỷ lệ thuận với nồng độ của các chất dầu.

Quy trình phát hiện cụ thể như sau: Đầu tiên, các mẫu nước được lấy và chiết xuất bằng các dung môi hữu cơ như carbon tetrachloride (CCl₄) hoặc n-hexane để chuyển các chất dầu trong nước vào pha hữu cơ. Sau đó, chất lỏng chiết xuất được đưa vào bể mẫu của máy đo quang phổ hồng ngoại. Nguồn sáng hồng ngoại bên trong thiết bị phát ra quang phổ liên tục, tách ánh sáng có bước sóng cụ thể thông qua một hệ thống quang phổ, chẳng hạn như lưới hoặc giao thoa kế, chiếu sáng mẫu. Máy dò đo độ hấp thụ của mẫu tại bước sóng đặc trưng và tính toán hàm lượng dầu bằng thuật toán tích hợp. Các thiết bị hiện đại, thường sử dụng công nghệ quét đa bước sóng, có thể loại bỏ hiệu quả sự can thiệp của các chất hữu cơ khác và cải thiện độ chính xác của phép đo bằng cách đo một số đỉnh đặc trưng như 2930 cm⁻, 2960 cm⁻và 3030 cm⁻, kết hợp với công thức hiệu chỉnh.

II. Đặc điểm kỹ thuật và lợi thế

1. Độ nhạy cao và phạm vi rộng: Giới hạn phát hiện dưới của máy đo quang phổ hồng ngoại có thể thấp tới 0,01 mg/L, có thể đáp ứng nhu cầu phát hiện mẫu nước nồng độ thấp như nước mặt và nước ngầm. Đồng thời, phạm vi đo của nó có thể lên tới hàng chục nghìn mg/L, phù hợp để giám sát nồng độ nước thải công nghiệp cao.

2. Tính chọn lọc tốt, khả năng chống nhiễu mạnh: so với phương pháp UV hoặc phương pháp trọng lượng, phương pháp hồng ngoại có tính chọn lọc cao đối với sự hấp thụ đặc trưng của liên kết C-H, có thể phân biệt hiệu quả dầu với các chất hữu cơ khác (chẳng hạn như chất hoạt động bề mặt), giảm kết quả dương tính giả.

3. Mức độ tự động hóa cao: thường được trang bị chức năng lấy mẫu tự động, hiệu chuẩn tự động và xử lý dữ liệu, cải thiện đáng kể hiệu quả phát hiện và giảm lỗi của con người. Một số mô hình cũng hỗ trợ kết nối với Hệ thống quản lý thông tin phòng thí nghiệm (LIMS) để truyền và quản lý dữ liệu liền mạch.

4. Phù hợp với phương pháp tiêu chuẩn: Công nghệ này đã được thông qua bởi một số tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế, chẳng hạn như "HJ 637-2018 chất lượng nước dầu mỏ và dầu động vật và thực vật đo quang phổ hồng ngoại", Mỹ EPA Method 413.2, vv, để đảm bảo tính chất và khả năng so sánh của kết quả kiểm tra.

III. Lĩnh vực ứng dụng:

- Giám sát môi trường: Giám sát hàng ngày và ứng phó khẩn cấp với các chất ô nhiễm dầu mỏ trong các vùng nước như sông, hồ, biển.

- Hóa dầu: Giám sát xả nước thải tại các cơ sở như nhà máy lọc dầu, kho chứa dầu, đảm bảo xả đạt tiêu chuẩn.

- Xử lý nước thải: Đánh giá hiệu quả xử lý của nhà máy xử lý nước thải, tối ưu hóa các thông số quy trình.

- Biển và tàu: Phát hiện hàm lượng dầu trong nước dằn tàu, nước đáy tàu, ngăn ngừa ô nhiễm biển.

- Nghiên cứu khoa học và giáo dục: Là công cụ quan trọng để tiến hành nghiên cứu khoa học môi trường tại các trường đại học và viện nghiên cứu.

Máy đo quang phổ hồng ngoại là công nghệ "tiêu chuẩn vàng" để phát hiện dầu trong nước, với hiệu suất của nó đóng một vai trò không thể thay thế trong bảo vệ môi trường và sản xuất công nghiệp. Với sự tiến bộ liên tục của công nghệ, khả năng phát hiện của nó sẽ chính xác hơn, hiệu quả và bảo vệ môi trường, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật mạnh mẽ để bảo vệ an toàn tài nguyên nước và xây dựng nền văn minh sinh thái.