化工水体中有机物分析预处理技术分析

　　摘要：随着现代化学工业的不断发展，水的有机污染已成为全球范围内的严峻问题，社会各界越来越关注水体污染对生态系统和人类健康所造成的可能风险。化工水体中所含有机物有许多具有水生毒性和难降解性，经由食物链可进入人体，最终造成人体的病理变化。因水生环境对生产生活安全和生物生存的影响极大，故而对化工水体中有机成分的分析至关重要，本文将就其预处理技术展开分析。

　　关键词：化工水体;有机物分析;预处理技术

　　引言：

　　对化工水体样品进行分析检测的过程中，预处理是必不可少的重要环节。化工水体中的有机物呈现干扰物质多、分布广泛、种类繁多和残留量少等主要特点，这使得对有机物的检测情况十分复杂。针对前述特点，预处理可以使得检测样品中有机物被浓缩，通过浓缩被测痕量组分，提高后续检验的灵敏度;还可以消除部分对测定产生干扰的因素，便于通常检测器对成分进行检测。同时，对样品进行预处理可使样品的储存和运输更为容易。、

　　1 选择预处理方法的原则

　　为保证检测结果的可靠性和有效性，减少系统误差和实验误差，针对预处理方法的选择，应当符合如下原则：

　　(1)应能对干扰检测的成分进行有效去除;保证测定组分有较高的回收率。

　　(2)避免使用昂贵的试剂以节省材料成本;尽量减少步骤，从而降低实验误差和工作人员的工作量;该方法应节省时间、便于操作且对环境和人体均无污染，以保护作业人员的健康[1]。

　　(3)方法的选择应使结果可靠、准确，标准曲线、空白和标准样都应在实验室中经过多名分析员的测试后确认合格，才能推广使用。

　　2 当下预处理常见方法

　　2.1 物理方法

　　2.1.1 吸附法

　　主要采用各种类型的活性炭，包括但不限于活性炭纤维、粉(粒)状活性炭等。不同类型的活性炭对不同的有机物有选择性吸附能力，如实验结果表明：针对苯基化合物，ACF吸附速率容量都优于GAC。除活性炭外，壳聚糖、合成吸附树脂和有机膨润土也在生产实践中被广泛应用[2]。

　　2.1.2 混凝法

　　传统方法中，混凝作为最重要且普遍的过程，直接决定了整个化工水体处理的成本费用、最终品质和流程。常见混凝剂主要是无机混凝剂，如铁盐和铝盐;今年来高分子技术的发展使得有机高分子混凝剂逐步投入实践。此外，微生物絮凝剂也在开发和小范围应用。

　　2.1.3 萃取法

　　实际应用中萃取法的种类极多，其中微波萃取、超声波提取和液固萃取(尤以Soxhlet提取)都较为传统，考虑到方法的材料消耗、处理时间及操作复杂性，往往难以实现自动化，故现使用较少。

　　络合萃取旨在通过可逆络合反应对化工水体中的有机物进行萃取分离，在有些废水处理中可将有毒或难降解的有机成分络合回收，从而达到“变废为宝”。

　　2.1.4 升华法

　　通过真空对样品中的有机物进行升华分离，具有分离效果好、灵敏度高、分析周期短和操作简单可靠等优点。

　　2.2 化学方法

　　2.2.1 氧化法

　　这里主要指普通的化学氧化方法，常应用与预处理生物处理和有毒、难降解和高浓度的有机水体。其作用原理主要是进行氧化还原反应形成分子量小的物质，通过破坏原有机物中的不饱和键或其共轭体系而达成降解，常用材料为Fenton试剂、臭氧和其他含氧的氧化物[3]。其中臭氧不会对环境造成二次污染，且去除率高、适用范围广。现在生产实践中还应用了湿式氧化法，这种新型技术迅速发展主要是因其氧化彻底、不会对环境和对人员健康造成负面影响。

　　2.2.2 光催化降解法

　　属于光化学氧化法，对半导体进行的光照射，由于选用光能量大于禁带宽度，可使半导体电子越过禁带生成光生空穴，此空穴得电子能力极强，能够对有机物的电子进行夺取，使得部分有机物被氧化为二氧化碳。根据原理可知，光催化降解技术不仅条件温和、产物无害，而且能耗低、操作简便，优点十分突出，故而在化工水体预处理中日益重要。

　　2.2.3 电化学氧化法

　　分为直接和间接两种，但都是利用电化学反应，通过电极反应直接对有机物进行降解，或直接产生有强氧化性的中间物(如臭氧、羟基自由基等)来降解有机物。直接电化学转化是藉由阳极氧化使得水体中的有机物向无害物质进行转化，间接则是通过电化学反应的产物达到转化效果。

　　此方法可针对部分难降解有机物，使其高效便捷转化为易于降解的物质，也可将其氧化成为水和二氧化碳等无害物质，处理效果极好，故而近年来关于该方法的研究呈现增多趋势。

　　2.2.3 超临界水法

　　超临界水具有较高的溶解能力，许多有机化合物和气体都能大量溶解于其中，基于此极端条件，有机物和部分常见无机物(如水和氧气)可生成活性很高的自由基，对有机物的稳定性造成破坏，从而进行氧化降解[4]。该技术对有机物氧化彻底且高效，针对某类特定有机物的去除率最高可达99.5%以上，应用前景较好。

　　2.3 生物方法

　　目前应用最广，相关研究最多，前景最为可观的方法类型，主要利用微生物进行氧化、凝聚和吸附，从而降解有机物。此类方法成本低、处理量大且应用范围极广。

　　2.3.1 传统处理方法

　　化工水体中大部分有机物均可进行生物降解，研究表明在辅酶的作用下，诺片氏菌等也可对苯环进行氧化，生成无害物质。

　　在有分子氧(游离氧)存在时，可采用好氧生物进行处理。此方法中可通过好氧过程对有机物进行完全的生物降解，涉及到的微生物类群很多。目前应用较多的处理工艺包括：氧化沟、活性污泥法和好氧生物流化床等。

　　厌氧处理法在近十几年得到许多技术性突破，因其能耗低、条件宽泛，在国内外研究中越来越被广泛重视。化工水体中许多难降解有机物必须在厌氧条件下得以降解，故而此技术在处理有毒、高浓度、难降解化工水体的过程中潜力巨大[5]。

　　2.3.2 生物强化法

　　因有机化工日益发展，一些有毒害的有机物进入环境增多，这使得环境微生物被毒害或抑制生长，从而进一步导致微生物在生物降解体系中的缺乏。为应对此情况，研究人员通过外接环境的改善来提高现有工艺下生物降解有机物的效率[6]。目前投入实际生产的技术途径包括：功能性微生物的投加，辅助营养物质和共代谢基质的投加，遗传工程酶、菌种的投加和固定化催化剂的应用。

　　结语：

　　近年来，人们越来越关注不可降解的有机物对人类健康和自然生态的危害，国内外对有机污染物的治理进行了广泛研究，已经成为涵盖环境科学、有机化学、分析化学等学科的交叉研究领域。在我国，国家对待环保领域的重视程度伴随新环保法的实行达到新高，化学工水体中有机物的分析和预处理也获得了更大的实际意义。

　　参考文献：

　　[1] 杨敏. 化工水体中有机物分析预处理技术研究[J]. 当代化工，2020，49(4)：556-559，563.

　　[2] 趙菲菲，初慧玲，李迎霞. 环境样品有机物分析预处理技术研究进展[J]. 环境科学与技术，2010，33(10)：75-80.

　　[3] 李秋萱，刘玲花，王学东，等. 地下水中挥发性有机物的样品预处理与分析检测综述[J]. 首都师范大学学报(自然科学版)，2022，43(1)：91-96.

　　[4] 陈瑶，强建华，裴笠舟，等. 饮用水源有机样品采集、预处理和分析检测方法[J]. 黑龙江环境通报，2019，43(4)：60-64.

　　[5] 王刚，宗春香. 化工园区集中预处理对水污染治理的作用分析[J]. 资源节约与环保，2019(1)：95.

　　[6] 李德生，王宝山. 曝气铁炭微电解工艺预处理高浓有机化工废水[J]. 中国给水排水，2003，19(10)：58-60.

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