化工水體中有機物分析預處理技術分析

　　摘要：隨著現代化學工業的不斷發展，水的有機污染已成為全球范圍內的嚴峻問題，社會各界越來越關注水體污染對生態系統和人類健康所造成的可能風險。化工水體中所含有機物有許多具有水生毒性和難降解性，經由食物鏈可進入人體，最終造成人體的病理變化。因水生環境對生產生活安全和生物生存的影響極大，故而對化工水體中有機成分的分析至關重要，本文將就其預處理技術展開分析。

　　關鍵詞：化工水體;有機物分析;預處理技術

　　引言：

　　對化工水體樣品進行分析檢測的過程中，預處理是必不可少的重要環節。化工水體中的有機物呈現干擾物質多、分布廣泛、種類繁多和殘留量少等主要特點，這使得對有機物的檢測情況十分復雜。針對前述特點，預處理可以使得檢測樣品中有機物被濃縮，通過濃縮被測痕量組分，提高后續檢驗的靈敏度;還可以消除部分對測定產生干擾的因素，便于通常檢測器對成分進行檢測。同時，對樣品進行預處理可使樣品的儲存和運輸更為容易。、

　　1 選擇預處理方法的原則

　　為保證檢測結果的可靠性和有效性，減少系統誤差和實驗誤差，針對預處理方法的選擇，應當符合如下原則：

　　(1)應能對干擾檢測的成分進行有效去除;保證測定組分有較高的回收率。

　　(2)避免使用昂貴的試劑以節省材料成本;盡量減少步驟，從而降低實驗誤差和工作人員的工作量;該方法應節省時間、便于操作且對環境和人體均無污染，以保護作業人員的健康[1]。

　　(3)方法的選擇應使結果可靠、準確，標準曲線、空白和標準樣都應在實驗室中經過多名分析員的測試后確認合格，才能推廣使用。

　　2 當下預處理常見方法

　　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不同的有機物有選擇性吸附能力，如實驗結果表明：針對苯基化合物，ACF吸附速率容量都優于GAC。除活性炭外，殼聚糖、合成吸附樹脂和有機膨潤土也在生產實踐中被廣泛應用[2]。

　　2.1.2 混凝法

　　傳統方法中，混凝作為最重要且普遍的過程，直接決定了整個化工水體處理的成本費用、最終品質和流程。常見混凝劑主要是無機混凝劑，如鐵鹽和鋁鹽;今年來高分子技術的發展使得有機高分子混凝劑逐步投入實踐。此外，微生物絮凝劑也在開發和小范圍應用。

　　2.1.3 萃取法

　　實際應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，考慮到方法的材料消耗、處理時間及操作復雜性，往往難以實現自動化，故現使用較少。

　　絡合萃取旨在通過可逆絡合反應對化工水體中的有機物進行萃取分離，在有些廢水處理中可將有毒或難降解的有機成分絡合回收，從而達到“變廢為寶”。

　　2.1.4 升華法

　　通過真空對樣品中的有機物進行升華分離，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點。

　　2.2 化學方法

　　2.2.1 氧化法

　　這里主要指普通的化學氧化方法，常應用與預處理生物處理和有毒、難降解和高濃度的有機水體。其作用原理主要是進行氧化還原反應形成分子量小的物質，通過破壞原有機物中的不飽和鍵或其共軛體系而達成降解，常用材料為Fenton試劑、臭氧和其他含氧的氧化物[3]。其中臭氧不會對環境造成二次污染，且去除率高、適用范圍廣。現在生產實踐中還應用了濕式氧化法，這種新型技術迅速發展主要是因其氧化徹底、不會對環境和對人員健康造成負面影響。

　　2.2.2 光催化降解法

　　屬于光化學氧化法，對半導體進行的光照射，由于選用光能量大于禁帶寬度，可使半導體電子越過禁帶生成光生空穴，此空穴得電子能力極強，能夠對有機物的電子進行奪取，使得部分有機物被氧化為二氧化碳。根據原理可知，光催化降解技術不僅條件溫和、產物無害，而且能耗低、操作簡便，優點十分突出，故而在化工水體預處理中日益重要。

　　2.2.3 電化學氧化法

　　分為直接和間接兩種，但都是利用電化學反應，通過電極反應直接對有機物進行降解，或直接產生有強氧化性的中間物(如臭氧、羥基自由基等)來降解有機物。直接電化學轉化是藉由陽極氧化使得水體中的有機物向無害物質進行轉化，間接則是通過電化學反應的產物達到轉化效果。

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

　　2.2.3 超臨界水法

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

　　2.3 生物方法

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

　　2.3.1 傳統處理方法

　　化工水體中大部分有機物均可進行生物降解，研究表明在輔酶的作用下，諾片氏菌等也可對苯環進行氧化，生成無害物質。

　　在有分子氧(游離氧)存在時，可采用好氧生物進行處理。此方法中可通過好氧過程對有機物進行完全的生物降解，涉及到的微生物類群很多。目前應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性突破，因其能耗低、條件寬泛，在國內外研究中越來越被廣泛重視。化工水體中許多難降解有機物必須在厭氧條件下得以降解，故而此技術在處理有毒、高濃度、難降解化工水體的過程中潛力巨大[5]。

　　2.3.2 生物強化法

　　因有機化工日益發展，一些有毒害的有機物進入環境增多，這使得環境微生物被毒害或抑制生長，從而進一步導致微生物在生物降解體系中的缺乏。為應對此情況，研究人員通過外接環境的改善來提高現有工藝下生物降解有機物的效率[6]。目前投入實際生產的技術途徑包括：功能性微生物的投加，輔助營養物質和共代謝基質的投加，遺傳工程酶、菌種的投加和固定化催化劑的應用。

　　結語：

　　近年來，人們越來越關注不可降解的有機物對人類健康和自然生態的危害，國內外對有機污染物的治理進行了廣泛研究，已經成為涵蓋環境科學、有機化學、分析化學等學科的交叉研究領域。在我國，國家對待環保領域的重視程度伴隨新環保法的實行達到新高，化學工水體中有機物的分析和預處理也獲得了更大的實際意義。

　　參考文獻：

　　[1] 楊敏. 化工水體中有機物分析預處理技術研究[J]. 當代化工，2020，49(4)：556-559，563.

　　[2] 趙菲菲，初慧玲，李迎霞. 環境樣品有機物分析預處理技術研究進展[J]. 環境科學與技術，2010，33(10)：75-80.

　　[3] 李秋萱，劉玲花，王學東，等. 地下水中揮發性有機物的樣品預處理與分析檢測綜述[J]. 首都師范大學學報(自然科學版)，2022，43(1)：91-96.

　　[4] 陳瑤，強建華，裴笠舟，等. 飲用水源有機樣品采集、預處理和分析檢測方法[J]. 黑龍江環境通報，2019，43(4)：60-64.

　　[5] 王剛，宗春香. 化工園區集中預處理對水污染治理的作用分析[J]. 資源節約與環保，2019(1)：95.

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

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