مقدمة عن طريقة ومبدأ تحليل محتوى الزيت بالأشعة تحت الحمراء

مقياس الزيت بالأشعة تحت الحمراء هو جهاز يُستخدم خصيصًا لقياس نسبة الزيت في الماء. يعتمد هذا الجهاز على مبدأ التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء لتحليل الزيت في الماء كميًا. يتميز الجهاز بالسرعة والدقة وسهولة الاستخدام، ويُستخدم على نطاق واسع في مراقبة جودة المياه وحماية البيئة وغيرها من المجالات.
الزيت خليط من مواد مختلفة. وبحسب قطبية مكوناته، يُصنف إلى فئتين: البترول والزيوت الحيوانية والنباتية. ويمكن امتصاص الزيوت الحيوانية والنباتية القطبية بواسطة مواد مثل سيليكات المغنيسيوم أو هلام السيليكا.
تتكون المواد البترولية بشكل رئيسي من مركبات هيدروكربونية مثل الألكانات، والألكانات الحلقية، والهيدروكربونات العطرية، والألكينات. وتشكل الهيدروكربونات ما بين 96% و99% من إجمالي هذه المواد. بالإضافة إلى الهيدروكربونات، تحتوي المواد البترولية أيضاً على كميات ضئيلة من الأكسجين والنيتروجين والكبريت، ومشتقات هيدروكربونية لعناصر أخرى.
تشمل الزيوت الحيوانية والنباتية الزيوت الحيوانية والزيوت النباتية. تُستخرج الزيوت الحيوانية من الحيوانات، ويمكن تقسيمها عمومًا إلى زيوت حيوانية برية وزيوت حيوانية بحرية. أما الزيوت النباتية، فتُستخرج من ثمار وبذور وبراعم النباتات، وتتكون بشكل أساسي من الأحماض الدهنية الخطية والدهون الثلاثية.
مصادر التلوث النفطي
1. تأتي الملوثات النفطية في البيئة بشكل رئيسي من مياه الصرف الصناعي ومياه الصرف الصحي المنزلية.
2. الصناعات الرئيسية التي تطلق ملوثات البترول هي بشكل أساسي صناعات مثل استخراج النفط الخام ومعالجته ونقله واستخدام مختلف أنواع الزيوت المكررة.
3. تأتي الزيوت الحيوانية والنباتية بشكل رئيسي من مياه الصرف الصحي المنزلية ومياه الصرف الصحي لقطاع المطاعم. بالإضافة إلى ذلك، تُصرّف الصناعات الأخرى، مثل صناعة الصابون والدهانات والأحبار والمطاط والدباغة والمنسوجات ومستحضرات التجميل والأدوية، كميات من الزيوت الحيوانية والنباتية.
المخاطر البيئية للنفط: ١- الإضرار بخصائص المياه؛ ٢- الإضرار بالبيئة الإيكولوجية للتربة؛ ٣- الإضرار بمصائد الأسماك؛ ٤- الإضرار بالنباتات المائية؛ ٥- الإضرار بالحيوانات المائية؛ ٦- الإضرار بجسم الإنسان
1. مبدأ عمل مقياس الزيت بالأشعة تحت الحمراء
يُعد جهاز الكشف عن الزيت بالأشعة تحت الحمراء نوعًا من الأجهزة المستخدمة على نطاق واسع في أنظمة الرصد البيئي، وصناعة البتروكيماويات، والهيدرولوجيا والحفاظ على المياه، وشركات المياه، ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي، ومحطات الطاقة الحرارية، وشركات الصلب، والبحث العلمي والتدريس الجامعي، ومراقبة البيئة الزراعية، ومراقبة بيئة السكك الحديدية، وصناعة السيارات، والأجهزة البحرية لمراقبة البيئة، ومراقبة بيئة المرور، والبحث العلمي البيئي، وغيرها من غرف الاختبار والمختبرات.
يعتمد مقياس الزيت بالأشعة تحت الحمراء على تسليط ضوء الأشعة تحت الحمراء على عينة من الماء. تمتص جزيئات الزيت الموجودة في عينة الماء جزءًا من هذا الضوء. ويمكن حساب نسبة الزيت بقياس الضوء الممتص. ولأن المواد المختلفة تمتص الضوء بأطوال موجية وشدات مختلفة، يمكن قياس أنواع مختلفة من الزيت باختيار مرشحات وكواشف محددة.
يعتمد مبدأ عملها على معيار HJ637-2018. في البداية، يُستخدم رباعي كلورو الإيثيلين لاستخلاص المواد الزيتية من الماء، ثم يُقاس إجمالي المستخلص. بعد ذلك، يُمتص المستخلص باستخدام سيليكات المغنيسيوم. بعد إزالة المواد القطبية، مثل الزيوت الحيوانية والنباتية، يُقاس نوع الزيت. يُحدد إجمالي المستخلص ومحتوى البترول من خلال أرقام الموجات عند 2930 سم⁻¹ (اهتزاز تمدد رابطة CH في مجموعة CH₂)، و2960 سم⁻¹ (اهتزاز تمدد رابطة CH في مجموعة CH₃)، و3030 سم⁻¹ (الهيدروكربونات العطرية). حُسب الامتصاص عند A2930 وA2960 وA3030 (عند نطاق اهتزاز تمدد رابطة CH). يُحسب محتوى الزيوت الحيوانية والنباتية كفرق بين إجمالي المستخلص ومحتوى البترول. من بينها، تُعدّ ثلاث مجموعات، هي 2930 سم⁻¹ (CH₃)، و2960 سم⁻¹ (CH₂)، و3030 سم⁻¹ (الهيدروكربونات العطرية)، المكونات الرئيسية للزيوت المعدنية البترولية. ويمكن تكوين أي مركب من هذه المجموعات الثلاث. لذا، يتضح أن تحديد محتوى البترول لا يتطلب سوى معرفة كمية هذه المجموعات الثلاث.
تشمل التطبيقات اليومية لأجهزة الكشف عن الزيوت بالأشعة تحت الحمراء، على سبيل المثال لا الحصر، ما يلي: قياس محتوى البترول، مثل الزيوت المعدنية، وزيوت المحركات المختلفة، والزيوت الميكانيكية، وزيوت التشحيم، والزيوت الاصطناعية، بالإضافة إلى مختلف الإضافات التي تحتويها أو تُضاف إليها؛ كما يمكن قياس المحتوى النسبي للهيدروكربونات، مثل الألكانات، والألكانات الحلقية، والهيدروكربونات العطرية، لفهم محتوى الزيت في الماء. علاوة على ذلك، يمكن استخدام أجهزة الكشف عن الزيوت بالأشعة تحت الحمراء لقياس الهيدروكربونات في المواد العضوية، مثل المواد العضوية الناتجة عن تكسير الهيدروكربونات البترولية، وأنواع الوقود المختلفة، والمنتجات الوسيطة في عملية إنتاج المواد العضوية.
2. احتياطات استخدام كاشف الزيت بالأشعة تحت الحمراء
1. تحضير العينة: قبل استخدام كاشف الزيت بالأشعة تحت الحمراء، يجب معالجة عينة الماء مسبقًا. عادةً ما تتطلب عينات الماء الترشيح والاستخلاص وغيرها من الخطوات لإزالة الشوائب والمواد المتداخلة. في الوقت نفسه، من الضروري ضمان تمثيلية عينات الماء وتجنب أخطاء القياس الناتجة عن عدم انتظام أخذ العينات.
2. الكواشف والمواد القياسية: لاستخدام كاشف الزيت بالأشعة تحت الحمراء، يجب تحضير الكواشف والمواد القياسية المناسبة، مثل المذيبات العضوية وعينات الزيت النقي، وما إلى ذلك. من الضروري الانتباه إلى نقاء الكواشف وفترة صلاحيتها، واستبدالها ومعايرتها بانتظام.
3. معايرة الجهاز: قبل استخدام مقياس الزيت بالأشعة تحت الحمراء، يلزم إجراء معايرة لضمان دقة القياس. يمكن استخدام مواد قياسية للمعايرة، ويمكن حساب معامل معايرة الجهاز بناءً على طيف الامتصاص والمحتوى المعروف للمواد القياسية.
٤. مواصفات التشغيل: عند استخدام مقياس الزيت بالأشعة تحت الحمراء، يجب اتباع مواصفات التشغيل لتجنب التشغيل غير الصحيح الذي يؤثر على نتائج القياس. على سبيل المثال، يجب تثبيت العينة أثناء عملية القياس لتجنب الاهتزاز والتشويش؛ ومن الضروري ضمان النظافة والتركيب الدقيق عند استبدال المرشحات وأجهزة الكشف؛ كما يجب اختيار الخوارزميات والأساليب المناسبة للحسابات أثناء معالجة البيانات.
5. الصيانة الدورية: قم بإجراء صيانة دورية لجهاز كشف الزيت بالأشعة تحت الحمراء للحفاظ على الجهاز في حالة جيدة. على سبيل المثال، نظف المرشحات وأجهزة الكشف بانتظام، وتأكد من أن مصادر الضوء والدوائر تعمل بشكل صحيح، وقم بمعايرة وصيانة الأجهزة بشكل دوري.
6. التعامل مع الحالات غير الطبيعية: في حال واجهت أي حالات غير طبيعية أثناء الاستخدام، مثل نتائج قياس غير طبيعية أو عطل في الجهاز، يجب عليك التوقف عن استخدامه فورًا وإجراء عملية استكشاف الأخطاء وإصلاحها. يمكنك الرجوع إلى دليل المستخدم الخاص بالجهاز أو الاتصال بفنيين متخصصين لإجراء العملية.
7. التسجيل والأرشفة: أثناء الاستخدام، يجب تسجيل نتائج القياس وظروف تشغيل الجهاز وأرشفتها لتحليلها ومراجعتها لاحقًا. وفي الوقت نفسه، يجب مراعاة حماية الخصوصية الشخصية وأمن المعلومات.
٨. التدريب والتأهيل: يحتاج مستخدمو أجهزة الكشف عن الزيت بالأشعة تحت الحمراء إلى الخضوع للتدريب والتأهيل لفهم مبادئ عمل الجهاز، وطرق تشغيله، والاحتياطات اللازمة، وما إلى ذلك. يُسهم التدريب في تحسين مهارات المستخدمين وضمان الاستخدام الصحيح للجهاز ودقة البيانات.
٩. الظروف البيئية: تتطلب أجهزة الكشف عن الزيت بالأشعة تحت الحمراء ظروفًا بيئية محددة، مثل درجة الحرارة والرطوبة والتداخل الكهرومغناطيسي، وما إلى ذلك. أثناء الاستخدام، يجب التأكد من أن الظروف البيئية تلبي هذه المتطلبات. في حال وجود أي خلل، يجب إجراء التعديلات اللازمة ومعالجته.
10. السلامة في المختبر: يجب الانتباه إلى السلامة في المختبر أثناء الاستخدام، مثل تجنب ملامسة الكواشف للجلد، والحفاظ على التهوية، وما إلى ذلك. وفي الوقت نفسه، يجب الاهتمام بالتخلص من النفايات وتنظيف المختبر لضمان نظافة وسلامة بيئة المختبر.
يتميز جهاز قياس الزيت بالأشعة تحت الحمراء الجديد LH-S600، الذي طورته شركة ليان هوا، بشاشة لمس عالية الدقة مقاس 10 بوصات وجهاز لوحي مدمج. يمكن تشغيله مباشرةً من خلال الجهاز اللوحي دون الحاجة إلى جهاز كمبيوتر خارجي، كما يتميز بانخفاض معدل الأعطال. يستطيع الجهاز عرض الرسوم البيانية بذكاء، ويدعم تسمية العينات، وتصفية نتائج الاختبار وعرضها، بالإضافة إلى إمكانية توسيع منفذ HDMI لعرض البيانات على شاشة كبيرة.