基于单片机的矿井油质的监控系统设计

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1、0引言石油是自然资源的重要组成部分。从全球范围讲，石油也是各国发展不可或缺的储备资源。同时，它也是不可再生资源。因此在自然环境中，对于人类的生存来说具有决定性的意义。然而随着全球经济、人口的高速增长油资源短缺和有污染已成为人类生活中的显著问题。半个世纪以来，人类急剧增加的大量生产活动，导致油资源消费迅速增加，为缓解油资源短缺，增加油的利用率，准确检测油浓度以及油储量已经成为刻不容缓、需待解决的大问题。石油类物质是能够溶解于四氯化碳而不能被硅酸镁吸附的一类有机物，其中包括正己烷、苯、多环芳烃、荧火剂等。检测水或者土壤中油含量是检测油浓度和探明油储量必不可缺的手段。关于水中油含量的检

2、测，传统的方法是利用单一的分光光度计法来测量，测量结果再经换算，才可得到被测物质的浓度，但这种方法操作过程繁琐，容易引入误差，且不能现场作业。由于我国目前检测手段落后，与国际先进水平存在差距，所以难以满足当今技术水平的要求。为了取得具有代表性的正确数据，使分析数据具有与现代测试技术水平相应的准确性和先进性，不断提高分析成果的可比性和应用效果，检测的方法和仪器是非常重要的。只有保证了这两方面才能保证快速和准确的测量出水中矿物油和动植物油的含量。开展水中油检测方法、技术和检测设备的研究，是提高检测的一条重要措施。通过本项目的研究，探索出一套适合我国国情的油质现场检测技术和检测设备，具

3、有广泛的应用前景和科学研究价值。691.绪论1.石油类测定方法现状水体和土壤中矿物油的检测已引起各国相关部门的高度重视，目前常见的测定方法有重量法、紫外分光光度法、荧光分光光度法、红外分光光度法和非分散红外光度法。重量法是用有机萃取剂(石油醚或正己烷)提取酸化了的样品中的油类，萃取剂通过氧化铝柱(或佛罗里硅藻土)除去动植物油类，将溶剂蒸发掉，称重后计算石油类含量。重量法应用范围不受油品的限制，可测定含油量较高的含油污水。本方法不足之处是操作过程复杂，灵敏度低，分析时间长，对操作条件和操作者技能的依赖程度高。该方法不适于环境水质和大批量样品的测定。紫外分光光度法是利用石油及其产品中

4、芳香族化合物和含共扼双键化合物在215~260nm紫外区的特征吸收测定石油类含量。测定范围为0.05一50mg/l。由于各种物质的紫外吸收强度差异较大，对于组成变化较大的工业废水和成分复杂的环境水体，采用紫外分光光度法，数据可比性和准确性都较差，因此国外己不再使用。荧光分光光度法的测定原理为根据有机物吸收紫外光后发射出的荧光强度定量。同紫外法一样，产生荧光的物质主要为芳香族化合物和含共辘双键化合物。由于不同物质的荧光发射强度差异很大，测定结果受油品组成影响较大，其物理意义为物质的荧光强度。但由于海洋监测关注的是难降解的芳烃类石油，故在我国海水监测中仍在使用。荧光光度法的优点是不需

5、要萃取剂，易于实现在线检测;另外，由于被检测样品与光学器件无直接接触，所以不存在光学元器件的清洗问题;缺点是仅能测定矿物油中苯系物的含量，无法测定矿物油中的直链烷烃。由于测定方法长期没有得到统一，因此一直存在方法与方法之间，以及数据之间的不可比性，从而影响了判断油质的准确性。基于此，80年代开始经过10年的研究，我国于1996年根据国际标准化组织(ISO)的推荐标准发布了“GB-T16488一1996水质、石油类和动植物的测定红外光度法”，从而统一了油类测试的标准问题。红外光度法包括了红外分光光度法和非分散红外法(Non一DisPersivehifrared简称NDIR)。这两种

6、方法都是基于油品中某些特性基团对红外光的特征吸收行为进行测定的，符合最基本的光的吸收规律——“比尔定律”。烃类中C一H振动的特征吸收波长见表1-1。69表1-1烃类中C一H振动的特定吸收波长Table1-1TheSpecificIRabsorbingwavelengthsofC-HvibrationinhydroearboneomPounds类别波数()波长(nm)亚甲基(一CH2一)29303413甲基(CH3一)29603378芳烃(=CH一)30303300红外分光光度法，是用三氟三氯乙烷或四氯化碳萃取水体中的油类物质，并通过硅酸镁吸附，除去动植物油，得到水中石油类物质，在

7、红外光谱中的波数为2930，2960和3030处的吸光度来计算其浓度，计算公式为:（1—1）式中:C一溶剂中石油类的含量A一对应波数一下的吸光度X、Y、Z一与各种C一H键吸光值相对应的系数F一脂肪烃对芳烃影响的校正系数上述3个波数对应的特征吸收物质分别为亚甲基(CH2)基团中C一H键的伸缩振动、甲基(CH3)基团中C一H键的伸缩振动和芳烃(-H)中C一H键的伸缩振动。红外分光光度法可以在石油烃中芳烃占有很大比例的水样中使用。非分散红外光度法(Non一DispersiveInfra