化工水體中有機(jī)物分析預(yù)處理技術(shù)分析

　　摘要：隨著現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的不斷發(fā)展，水的有機(jī)污染已成為全球范圍內(nèi)的嚴(yán)峻問題，社會(huì)各界越來越關(guān)注水體污染對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康所造成的可能風(fēng)險(xiǎn)。化工水體中所含有機(jī)物有許多具有水生毒性和難降解性，經(jīng)由食物鏈可進(jìn)入人體，最終造成人體的病理變化。因水生環(huán)境對(duì)生產(chǎn)生活安全和生物生存的影響極大，故而對(duì)化工水體中有機(jī)成分的分析至關(guān)重要，本文將就其預(yù)處理技術(shù)展開分析。

　　關(guān)鍵詞：化工水體;有機(jī)物分析;預(yù)處理技術(shù)

　　引言：

　　對(duì)化工水體樣品進(jìn)行分析檢測(cè)的過程中，預(yù)處理是必不可少的重要環(huán)節(jié)。化工水體中的有機(jī)物呈現(xiàn)干擾物質(zhì)多、分布廣泛、種類繁多和殘留量少等主要特點(diǎn)，這使得對(duì)有機(jī)物的檢測(cè)情況十分復(fù)雜。針對(duì)前述特點(diǎn)，預(yù)處理可以使得檢測(cè)樣品中有機(jī)物被濃縮，通過濃縮被測(cè)痕量組分，提高后續(xù)檢驗(yàn)的靈敏度;還可以消除部分對(duì)測(cè)定產(chǎn)生干擾的因素，便于通常檢測(cè)器對(duì)成分進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)，對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理可使樣品的儲(chǔ)存和運(yùn)輸更為容易。、

　　1 選擇預(yù)處理方法的原則

　　為保證檢測(cè)結(jié)果的可靠性和有效性，減少系統(tǒng)誤差和實(shí)驗(yàn)誤差，針對(duì)預(yù)處理方法的選擇，應(yīng)當(dāng)符合如下原則：

　　(1)應(yīng)能對(duì)干擾檢測(cè)的成分進(jìn)行有效去除;保證測(cè)定組分有較高的回收率。

　　(2)避免使用昂貴的試劑以節(jié)省材料成本;盡量減少步驟，從而降低實(shí)驗(yàn)誤差和工作人員的工作量;該方法應(yīng)節(jié)省時(shí)間、便于操作且對(duì)環(huán)境和人體均無污染，以保護(hù)作業(yè)人員的健康[1]。

　　(3)方法的選擇應(yīng)使結(jié)果可靠、準(zhǔn)確，標(biāo)準(zhǔn)曲線、空白和標(biāo)準(zhǔn)樣都應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)過多名分析員的測(cè)試后確認(rèn)合格，才能推廣使用。

　　2 當(dāng)下預(yù)處理常見方法

　　2.1 物理方法

　　2.1.1 吸附法

　　主要采用各種類型的活性炭，包括但不限于活性炭纖維、粉(粒)狀活性炭等。不同類型的活性炭對(duì)不同的有機(jī)物有選擇性吸附能力，如實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：針對(duì)苯基化合物，ACF吸附速率容量都優(yōu)于GAC。除活性炭外，殼聚糖、合成吸附樹脂和有機(jī)膨潤土也在生產(chǎn)實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用[2]。

　　2.1.2 混凝法

　　傳統(tǒng)方法中，混凝作為最重要且普遍的過程，直接決定了整個(gè)化工水體處理的成本費(fèi)用、最終品質(zhì)和流程。常見混凝劑主要是無機(jī)混凝劑，如鐵鹽和鋁鹽;今年來高分子技術(shù)的發(fā)展使得有機(jī)高分子混凝劑逐步投入實(shí)踐。此外，微生物絮凝劑也在開發(fā)和小范圍應(yīng)用。

　　2.1.3 萃取法

　　實(shí)際應(yīng)用中萃取法的種類極多，其中微波萃取、超聲波提取和液固萃取(尤以Soxhlet提取)都較為傳統(tǒng)，考慮到方法的材料消耗、處理時(shí)間及操作復(fù)雜性，往往難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，故現(xiàn)使用較少。

　　絡(luò)合萃取旨在通過可逆絡(luò)合反應(yīng)對(duì)化工水體中的有機(jī)物進(jìn)行萃取分離，在有些廢水處理中可將有毒或難降解的有機(jī)成分絡(luò)合回收，從而達(dá)到“變廢為寶”。

　　2.1.4 升華法

　　通過真空對(duì)樣品中的有機(jī)物進(jìn)行升華分離，具有分離效果好、靈敏度高、分析周期短和操作簡單可靠等優(yōu)點(diǎn)。

　　2.2 化學(xué)方法

　　2.2.1 氧化法

　　這里主要指普通的化學(xué)氧化方法，常應(yīng)用與預(yù)處理生物處理和有毒、難降解和高濃度的有機(jī)水體。其作用原理主要是進(jìn)行氧化還原反應(yīng)形成分子量小的物質(zhì)，通過破壞原有機(jī)物中的不飽和鍵或其共軛體系而達(dá)成降解，常用材料為Fenton試劑、臭氧和其他含氧的氧化物[3]。其中臭氧不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，且去除率高、適用范圍廣。現(xiàn)在生產(chǎn)實(shí)踐中還應(yīng)用了濕式氧化法，這種新型技術(shù)迅速發(fā)展主要是因其氧化徹底、不會(huì)對(duì)環(huán)境和對(duì)人員健康造成負(fù)面影響。

　　2.2.2 光催化降解法

　　屬于光化學(xué)氧化法，對(duì)半導(dǎo)體進(jìn)行的光照射，由于選用光能量大于禁帶寬度，可使半導(dǎo)體電子越過禁帶生成光生空穴，此空穴得電子能力極強(qiáng)，能夠?qū)τ袡C(jī)物的電子進(jìn)行奪取，使得部分有機(jī)物被氧化為二氧化碳。根據(jù)原理可知，光催化降解技術(shù)不僅條件溫和、產(chǎn)物無害，而且能耗低、操作簡便，優(yōu)點(diǎn)十分突出，故而在化工水體預(yù)處理中日益重要。

　　2.2.3 電化學(xué)氧化法

　　分為直接和間接兩種，但都是利用電化學(xué)反應(yīng)，通過電極反應(yīng)直接對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解，或直接產(chǎn)生有強(qiáng)氧化性的中間物(如臭氧、羥基自由基等)來降解有機(jī)物。直接電化學(xué)轉(zhuǎn)化是藉由陽極氧化使得水體中的有機(jī)物向無害物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，間接則是通過電化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物達(dá)到轉(zhuǎn)化效果。

　　此方法可針對(duì)部分難降解有機(jī)物，使其高效便捷轉(zhuǎn)化為易于降解的物質(zhì)，也可將其氧化成為水和二氧化碳等無害物質(zhì)，處理效果極好，故而近年來關(guān)于該方法的研究呈現(xiàn)增多趨勢(shì)。

　　2.2.3 超臨界水法

　　超臨界水具有較高的溶解能力，許多有機(jī)化合物和氣體都能大量溶解于其中，基于此極端條件，有機(jī)物和部分常見無機(jī)物(如水和氧氣)可生成活性很高的自由基，對(duì)有機(jī)物的穩(wěn)定性造成破壞，從而進(jìn)行氧化降解[4]。該技術(shù)對(duì)有機(jī)物氧化徹底且高效，針對(duì)某類特定有機(jī)物的去除率最高可達(dá)99.5%以上，應(yīng)用前景較好。

　　2.3 生物方法

　　目前應(yīng)用最廣，相關(guān)研究最多，前景最為可觀的方法類型，主要利用微生物進(jìn)行氧化、凝聚和吸附，從而降解有機(jī)物。此類方法成本低、處理量大且應(yīng)用范圍極廣。

　　2.3.1 傳統(tǒng)處理方法

　　化工水體中大部分有機(jī)物均可進(jìn)行生物降解，研究表明在輔酶的作用下，諾片氏菌等也可對(duì)苯環(huán)進(jìn)行氧化，生成無害物質(zhì)。

　　在有分子氧(游離氧)存在時(shí)，可采用好氧生物進(jìn)行處理。此方法中可通過好氧過程對(duì)有機(jī)物進(jìn)行完全的生物降解，涉及到的微生物類群很多。目前應(yīng)用較多的處理工藝包括：氧化溝、活性污泥法和好氧生物流化床等。

　　厭氧處理法在近十幾年得到許多技術(shù)性突破，因其能耗低、條件寬泛，在國內(nèi)外研究中越來越被廣泛重視。化工水體中許多難降解有機(jī)物必須在厭氧條件下得以降解，故而此技術(shù)在處理有毒、高濃度、難降解化工水體的過程中潛力巨大[5]。

　　2.3.2 生物強(qiáng)化法

　　因有機(jī)化工日益發(fā)展，一些有毒害的有機(jī)物進(jìn)入環(huán)境增多，這使得環(huán)境微生物被毒害或抑制生長，從而進(jìn)一步導(dǎo)致微生物在生物降解體系中的缺乏。為應(yīng)對(duì)此情況，研究人員通過外接環(huán)境的改善來提高現(xiàn)有工藝下生物降解有機(jī)物的效率[6]。目前投入實(shí)際生產(chǎn)的技術(shù)途徑包括：功能性微生物的投加，輔助營養(yǎng)物質(zhì)和共代謝基質(zhì)的投加，遺傳工程酶、菌種的投加和固定化催化劑的應(yīng)用。

　　結(jié)語：

　　近年來，人們?cè)絹碓疥P(guān)注不可降解的有機(jī)物對(duì)人類健康和自然生態(tài)的危害，國內(nèi)外對(duì)有機(jī)污染物的治理進(jìn)行了廣泛研究，已經(jīng)成為涵蓋環(huán)境科學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等學(xué)科的交叉研究領(lǐng)域。在我國，國家對(duì)待環(huán)保領(lǐng)域的重視程度伴隨新環(huán)保法的實(shí)行達(dá)到新高，化學(xué)工水體中有機(jī)物的分析和預(yù)處理也獲得了更大的實(shí)際意義。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 楊敏. 化工水體中有機(jī)物分析預(yù)處理技術(shù)研究[J]. 當(dāng)代化工，2020，49(4)：556-559，563.

　　[2] 趙菲菲，初慧玲，李迎霞. 環(huán)境樣品有機(jī)物分析預(yù)處理技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010，33(10)：75-80.

　　[3] 李秋萱，劉玲花，王學(xué)東，等. 地下水中揮發(fā)性有機(jī)物的樣品預(yù)處理與分析檢測(cè)綜述[J]. 首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2022，43(1)：91-96.

　　[4] 陳瑤，強(qiáng)建華，裴笠舟，等. 飲用水源有機(jī)樣品采集、預(yù)處理和分析檢測(cè)方法[J]. 黑龍江環(huán)境通報(bào)，2019，43(4)：60-64.

　　[5] 王剛，宗春香. 化工園區(qū)集中預(yù)處理對(duì)水污染治理的作用分析[J]. 資源節(jié)約與環(huán)保，2019(1)：95.

　　[6] 李德生，王寶山. 曝氣鐵炭微電解工藝預(yù)處理高濃有機(jī)化工廢水[J]. 中國給水排水，2003，19(10)：58-60.

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