Das Infrarotölmesser ist ein präzises Umweltüberwachungsinstrument, das auf dem Prinzip der Infrarot-Spektralabsorption basiert und speziell für die quantitative Analyse des Gehalts an Mineralöl (Gesamtölkohlenwasserstoffen) in Wasser entwickelt wurde. Die Kerntechnologie besteht in der genauen Messung der Vibrationsenergie bestimmter chemischer Bindungen.
Kernprinzip: Infrarotabsorption und Lambert-Bill-Gesetz
Die Grundprinzipien der Funktion des Instruments folgen zwei physikalisch-chemischen Grundgesetzen:
Prinzip der molekularen Vibrationsabsorption: Mineralöl besteht hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen (CH3-, -CH₂-, aromatischen Ringen usw.). Wenn Infrarotlicht (mittleres Infrarotlicht mit einer bestimmten Wellenlänge) die Probe bestrahlt, absorbieren die C-H-Bindungen von Methyl (-CH3) und Submethyl (-CH₂-) in den Ölmolekülen selektiv die Infrarotlichtenergie, die mit ihrer Schwingungsfrequenz im Einklang steht, und überschreiten sie vom Grundzustand in den Erregungszustand.
Lambert-Beer-Gesetz: Dieses Gesetz zeigt, dass die Absorption von Infrarotlicht (A) bei bestimmten Wellenlängen in direktem Verhältnis zu der Konzentration (c) und der Lichtlänge (L) der Absorptionssubstanz in der Probe ist, d. h. A = εcL (ε ist der Absorptionskoeffizient). Dies ist der Grundstein der quantitativen Analyse. Durch die Messung der Absorption kann die Konzentration des Öls umgekehrt werden.
Schlüsselspektralanalyse: Dreiwellenlängenmessung
Für die genaue Messung komplexer Ölmischungen werden moderne Infrarotölmesser allgemein mit dreiwellenlanger Messtechnik eingesetzt, um Störungen anderer Substanzen auszuschließen und standardisierte Messungen zu ermöglichen.
Messwellenlänge (2930 cm-¹, ca. 3,41 μm): Dies ist der Absorptionsspitze der C-H-Bindungen in Submethyl (-CH₂-) und ist die Hauptwellenlänge für die Messung des Mineralölgehalts. Die Absorption der Probe hier spiegelt die wichtigsten Informationen über die Ölkonzentration direkt wider.
Vergleichswellenlänge (3030 cm-1, ca. 3,30 μm): Dies ist der Absorptionsspitze der C-H-Bindungen auf dem Aromanring. Die Messung der Absorption unter dieser Wellenlänge hilft dabei, die Zusammensetzung des Öls zu bewerten und die Messung der Hauptwellenlänge zu korrigieren, insbesondere wenn das Öl mehr aromatische Kohlenwasserstoffe enthält.
Kompensationswellenlänge (ca. 2600 cm-1): In diesem Bereich gibt es in der Regel keine offensichtlichen ölcharakteristischen Absorptionsspitzen. Diese Wellenlänge wird festgelegt, um Hintergrundstörungen wie geringfügige Veränderungen im Lösungsmittel (Kohlenstofftrachlorid oder Tetrachlorvinyl), die Streuung der Probenwände oder die Auswirkungen von suspendierten Partikeln abzuziehen.
Schließlich wird die Absorption der Probe durch die Formel berechnet: A = A2930-[A3030×(α/β)] (wobei α und β die Korrekturkoeffizienten des Instruments sind). Diese Methode eliminiert effektiv Störungen von Nichtkohlenwasserstoffen und gewährleistet die Genauigkeit der Messergebnisse und die Anpassung an verschiedene Öle.
Zusammenfassung: Infrarotölmesser absorbieren durch präzise Erfassung der Infrarot-Eigenschaften der C-H-Bindungen von Ölmolekülen und verwenden drei Wellenlängen Spektroanalyse-Technik zur Korrektur und Anti-Störung, schließlich erreichen Sie eine hochpräzise quantitative Analyse von Mineralölen im Wasser gemäß dem Lambert-Beer-Gesetz, die Methode im Bereich der Umweltüberwachung ist.