⛽ Indeks oleju mineralnego w wodzie (GC-FID)
Krótko: o co chodzi
Oznaczanie indeksu oleju mineralnego (węglowodorów C10–C40) w wodach powierzchniowych i ściekach metodą ekstrakcji heksanem, oczyszczania na Florisilu i chromatografii gazowej z detektorem FID. Badanie wykonuje się według normy PN-EN ISO 9377-2:2003; Zakres pomiarowy: 0,1–1 000 mg/L (z rozcieńczaniem). Procedura obejmuje 10 kroków (łącznie około 4 h 25 min–4 h 45 min); stosuje się je m.in. do: Kontrola ścieków przemysłowych — rafinerie, warsztaty, stacje paliw, Monitoring wód powierzchniowych — wycieki paliwowe, katastrofy ekologiczne, Ocena skuteczności separatorów substancji ropopochodnych.
W skrócie
- Norma: PN-EN ISO 9377-2:2003
- Kategoria: Fizykochemia
- Kroków procedury: 10
- Łączny czas etapów: 4 h 25 min–4 h 45 min
- Zakres pomiarowy: 0,1–1 000 mg/L (z rozcieńczaniem)
- Granica oznaczalności (LOQ): 0,1 mg/L
- Zakres węglowodorów: n-C10 (dekan) do n-C40 (tetrakontan)
Przegląd
Indeks oleju mineralnego (ang. Hydrocarbon Oil Index — HOI lub TPH — Total Petroleum Hydrocarbons) jest wskaźnikiem zanieczyszczenia wody substancjami ropopochodnymi — olejami, smarami, paliwami i ich produktami degradacji. Norma PN-EN ISO 9377-2 definiuje HOI jako sumę niepolarnych związków organicznych ekstrahowalnych heksanem, nieadsorbowanych na Florisilu, eluujących na niepolarne kolumnie GC w zakresie między n-dekanem (C10) a n-tetrakonatanem (C40).
Metoda polega na ekstrakcji próbki wody heksanem (lub pentanem), oczyszczeniu ekstraktu na kolumience Florisilu (krzemian magnezu) w celu usunięcia związków polarnych (tłuszcze, estry, kwasy tłuszczowe, żywice) i analizie GC-FID. Chromatogram jest integrowany jako suma wszystkich pików między n-C10 a n-C40. Granica oznaczalności wynosi 0,1 mg/L.
HOI jest kluczowym parametrem w kontroli ścieków przemysłowych (rafinerie, zakłady mechaniczne, stacje paliw), monitoringu wód powierzchniowych (wycieki paliwowe, katastrofy ekologiczne) oraz ocenie skuteczności separatorów substancji ropopochodnych. Dopuszczalne stężenie w ściekach odprowadzanych do kanalizacji reguluje rozporządzenie o warunkach odprowadzania ścieków.
Oczyszczanie na Florisilu jest kluczowym etapem — odróżnia węglowodory ropopochodne od naturalnych substancji organicznych (tłuszcze zwierzęce i roślinne). Bez tego etapu wynik byłby zawyżony o substancje biogeniczne.
Zasada metody
Próbka wody (1 L) jest zakwaszona HCl do pH < 2 i ekstrahowana dwukrotnie heksanem (2 × 50 mL) w rozdzielaczu. Fazy organiczne są łączone i suszone nad bezwodnym Na₂SO₄. Ekstrakt jest oczyszczany przez przepuszczenie przez kolumnę Florisilu (150–250 µm, aktywowanego w 140°C/16 h) — związki polarne (tłuszcze, estry, alkohole, kwasy) są adsorbowane, a węglowodory przechodzą. Oczyszczony ekstrakt jest zatężany strumieniem N₂ do 1 mL i analizowany chromatografem gazowym z detektorem płomieniowo-jonizacyjnym (FID). Kolumna kapilarna niepolarna (np. DB-1, 10–30 m). Program temperaturowy: 40°C → 300–350°C. Pole powierzchni pików między n-C10 (Tr ~5 min) a n-C40 (Tr ~30 min) jest integrowane i przeliczane na mg/L z krzywej kalibracyjnej (mieszanina olejów mineralnych).
Zastosowania
- Kontrola ścieków przemysłowych — rafinerie, warsztaty, stacje paliw
- Monitoring wód powierzchniowych — wycieki paliwowe, katastrofy ekologiczne
- Ocena skuteczności separatorów substancji ropopochodnych
- Badanie wód gruntowych na terenach skażonych ropopochodnymi
- Kontrola wód opadowych z terenów przemysłowych i dróg
- Monitoring ścieków z myjni samochodowych i zakładów obróbki metali
- Badanie odcieków ze składowisk odpadów
Kluczowe parametry
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Zakres pomiarowy | 0,1–1 000 mg/L (z rozcieńczaniem) |
| Granica oznaczalności (LOQ) | 0,1 mg/L |
| Zakres węglowodorów | n-C10 (dekan) do n-C40 (tetrakontan) |
| Temperatura wrzenia analitów | 175–525°C |
| Precyzja (CV) | 5–15% przy stężeniu >1 mg/L |
| Objętość próbki | 1 L (typowo) |
Norma
- Numer normy
- PN-EN ISO 9377-2:2003
- Tytuł (PL)
- Jakość wody — Oznaczanie indeksu oleju mineralnego — Część 2: Metoda z zastosowaniem ekstrakcji rozpuszczalnikiem i chromatografii gazowej
- Title (EN)
- Water quality — Determination of hydrocarbon oil index — Part 2: Method using solvent extraction and gas chromatography
Procedura krok po kroku
-
Przygotowanie próbki
Pobierz 1 L próbki do butelki szklanej. Zakwas HCl do pH < 2. Nie filtruj — analizuj całą próbkę z zawiesiną. Przechowuj w 4°C, analizuj w ciągu 7 dni.
-
Ekstrakcja heksanem I
Przelej próbkę do rozdzielacza 2 L. Dodaj 50 mL n-heksanu. Wytrząsaj energicznie 5 min (ostrożnie — uwalnianie gazów). Pozostaw do rozdziału faz (10 min).
-
Ekstrakcja heksanem II
Spuść fazę wodną. Powtórz ekstrakcję drugim porcją 50 mL heksanu. Połącz fazy organiczne.
-
Suszenie ekstraktu
Przepuść połączone ekstrakty heksanowe przez lejek z bezwodnym Na₂SO₄ (20 g). Zbierz suchy ekstrakt do kolby.
-
Oczyszczanie na Florisilu
Przepuść ekstrakt przez kolumnę Florisilu (2 g, aktywowany 140°C/16 h). Elucja 20 mL heksanu. Florisil zatrzymuje związki polarne (tłuszcze, estry).
-
Zatężanie ekstraktu
Zatęż oczyszczony ekstrakt w strumieniu N₂ (łagodny przepływ) do objętości 1 mL. Nie odparuj do sucha!
-
Analiza GC-FID
Nastrzyknij 1 µL ekstraktu (split 1:10). Program temp.: 40°C (1 min) → 10°C/min → 320°C (5 min). Gaz nośny H₂ 2 mL/min. Detektor FID 350°C.
-
Integracja chromatogramu
Zintegruj sumę pików między n-C10 a n-C40 (metoda baseline-to-baseline). Odejmij blank (heksan). Odczytaj wynik z krzywej kalibracyjnej.
-
Kalibracja
Krzywa kalibracyjna: 0, 0,5, 1, 5, 10, 50 mg/L mieszaniny olejów mineralnych w heksanie. Min. 5 punktów, R² > 0,999.
-
Kontrola jakości
Blank heksanowy < LOQ. CRM (jeśli dostępny) lub spike (odzysk 70–120%). Duplikat: RPD < 25%.
Wymagany sprzęt i aparatura
| Sprzęt | Przykład | Orientacyjna cena |
|---|---|---|
| Chromatograf gazowy z FID | Agilent 8890 GC, Shimadzu GC-2030, Thermo TRACE 1310 | 150 000–400 000 PLN |
| Kolumna kapilarna niepolarna | Agilent DB-1 (10 m × 0,32 mm × 0,1 µm), Restek Rtx-1 | 1 500–3 000 PLN |
| Autosampler do cieczy | Agilent 7693A, Shimadzu AOC-20i, Thermo AI/AS 1310 | 40 000–80 000 PLN |
| Rozdzielacze szklane 1–2 L | DURAN, Simax, borokrzem z kranikiem PTFE | 100–300 PLN/szt. |
| Kolumienki Florisil | Gotowe kartridże SPE Florisil 6 mL/1 g lub kolumienki szklane z Florisilem | 15–40 PLN/szt. (kartridże) |
| Odparowywacz azotowy | Organomation N-EVAP, TurboVap LV, strumieniu N₂ | 5 000–30 000 PLN |
| Wodór/powietrze do FID | Generator wodoru (Linde HiQ H₂) + sprężone powietrze syntetyczne | generator H₂: 15 000–40 000 PLN |
Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne
| Odczynnik | CAS | Szczegóły |
|---|---|---|
| n-Heksan (C₆H₁₄) | 110-54-3 | Jakość pesticide grade / picograde, rozpuszczalnik ekstrakcyjny, 100 mL na ekstrakcję |
| Florisil (krzemian magnezu) | 1343-88-0 | Granulacja 150–250 µm (60–100 mesh), aktywowany 140°C/16 h, adsorbent do oczyszczania |
| Siarczan sodu bezwodny (Na₂SO₄) | 7757-82-6 | Cz.d.a., środek suszący, wyżarzony 400°C/4 h |
| Kwas solny (HCl) rozcieńczony | 7647-01-0 | Do zakwaszania próbki do pH < 2 przed ekstrakcją |
| Mieszanina wzorcowa olejów mineralnych | — | Równowagowa mieszanina dwóch olejów mineralnych (typ A + typ B), certyfikowana, np. Carl Roth, Merck |
| n-Dekan (C10) i n-Tetrakontan (C40) | 124-18-5 / 4181-95-7 | Znaczniki zakresu integracji, czystość >99% |
| Azot 5.0 | 7727-37-9 | Do zatężania ekstraktu w strumieniu N₂, czystość 99,999% |
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
- n-Heksan — wysoce łatwopalny, neurotoksyczny (polineuropatia) — praca wyłącznie w dygestorium!
- Kwas solny — żrący, pary drażniące, stosować ochronę oczu i rąk
- Florisil — pył drażniący drogi oddechowe, stosować maskę przeciwpyłową
- Wodór (FID) — wysoce łatwopalny i wybuchowy, sprawdzać szczelność instalacji
- Odpady heksanowe zbierać do pojemnika na odpady organiczne łatwopalne
- Okulary ochronne, fartuch i rękawice nitrylowe obowiązkowe
Najczęstsze pytania
Jaka norma opisuje to badanie?
Badanie wykonuje się według normy PN-EN ISO 9377-2:2003 — „Jakość wody — Oznaczanie indeksu oleju mineralnego — Część 2: Metoda z zastosowaniem ekstrakcji rozpuszczalnikiem i chromatografii gazowej”. Tytuł angielski: „Water quality — Determination of hydrocarbon oil index — Part 2: Method using solvent extraction and gas chromatography”.
Na czym polega ta metoda?
Próbka wody (1 L) jest zakwaszona HCl do pH < 2 i ekstrahowana dwukrotnie heksanem (2 × 50 mL) w rozdzielaczu. Fazy organiczne są łączone i suszone nad bezwodnym Na₂SO₄.
Jaki jest zakres pomiarowy i dokładność?
Zakres pomiarowy: 0,1–1 000 mg/L (z rozcieńczaniem); Granica oznaczalności (LOQ): 0,1 mg/L; Zakres węglowodorów: n-C10 (dekan) do n-C40 (tetrakontan); Temperatura wrzenia analitów: 175–525°C.
Ile trwa wykonanie badania?
Suma czasów podanych przy poszczególnych etapach to około 4 h 25 min–4 h 45 min. Procedura obejmuje 10 kroków.
Jaki sprzęt jest potrzebny?
Chromatograf gazowy z FID, Kolumna kapilarna niepolarna, Autosampler do cieczy, Rozdzielacze szklane 1–2 L, Kolumienki Florisil, Odparowywacz azotowy, Wodór/powietrze do FID. Orientacyjny koszt podstawowej aparatury (Chromatograf gazowy z FID): 150 000–400 000 PLN.
Gdzie stosuje się to badanie?
Kontrola ścieków przemysłowych — rafinerie, warsztaty, stacje paliw; Monitoring wód powierzchniowych — wycieki paliwowe, katastrofy ekologiczne; Ocena skuteczności separatorów substancji ropopochodnych; Badanie wód gruntowych na terenach skażonych ropopochodnymi; Kontrola wód opadowych z terenów przemysłowych i dróg; Monitoring ścieków z myjni samochodowych i zakładów obróbki metali; Badanie odcieków ze składowisk odpadów.
Jakie środki ostrożności obowiązują?
n-Heksan — wysoce łatwopalny, neurotoksyczny (polineuropatia) — praca wyłącznie w dygestorium!; Kwas solny — żrący, pary drażniące, stosować ochronę oczu i rąk; Florisil — pył drażniący drogi oddechowe, stosować maskę przeciwpyłową; Wodór (FID) — wysoce łatwopalny i wybuchowy, sprawdzać szczelność instalacji; Odpady heksanowe zbierać do pojemnika na odpady organiczne łatwopalne; Okulary ochronne, fartuch i rękawice nitrylowe obowiązkowe.
Które laboratorium wykona to badanie?
Badanie wykonują laboratoria akredytowane według ISO/IEC 17025. Na LabCoda wyszukasz je po numerze normy PN-EN ISO 9377-2.