一种针对化工废水可溶有机质分析的分级分离处理方法技术

本发明专利技术公开了一种针对化工废水可溶有机质分析的分级分离处理方法。该处理方法，包括如下步骤：(1)将固相萃取柱用甲醇淋洗再经酸化超纯水淋洗得到处理后的固相萃取柱；(2)将预处理后的化工废水水样注入固相萃取柱中再除盐处理；(3)将除盐处理后的固相萃取柱除水后，使用甲醇洗脱得到萃取分和萃余分，将萃余分均匀分为两部分，一部分萃余分加入MAX，经洗脱得到第一亲水中性分和亲水酸性分，另一部分萃余分加入MCX，经洗脱得到第二亲水中性分和亲水碱性分；(4)对各固相萃取组分进行测量和分析。本发明专利技术提出的处理方法，可对化工废水DOM中难以萃取保留的强极性组分进行保留和分离，实现对化工废水DOM的分级分离提取，得到更全面的DOM组成信息。

【技术实现步骤摘要】
一种针对化工废水可溶有机质分析的分级分离处理方法
：本专利技术涉及废水处理领域，具体涉及一种针对化工废水可溶有机质分析的分级分离处理方法。
技术介绍
：可溶性有机质(DOM)是一类结构和组成十分复杂，具有不同极性分布以及化学性质有机物的混合体。作为全球碳循环的重要组成部分，在所有水生生态系统如河流、湖泊、沼泽、地下水、雨水、沉积物和孔隙水中广泛分布。对地表生态系统的各种物理、化学和生物过程中起着十分重要的作用，是地表各种环境介质中的重要化学组分，是生态系统中物质与能量循环的重要途径。而化工废水中也存在一定量的可溶有机质，其存在及组成对废水的处理工艺及再生性能具有重要影响。在组成上，可溶性有机质可以分为亲水(HI)和疏水(HO)组分，除了包含较疏水性的腐殖质外，还含有一些较亲水性的有机酸、氨基酸、碳水化合物、蛋白质和多糖等。除此以外，天然有机质组分会和化工废水中的有机化合物反应，形成性质变化的新化合物，从而使其组成更加复杂多样。由于化学性质和分子结构上的差异，DOM中不同组分对有机污染物的迁移、吸附、转化行为有很大的影响。例如，有研究证明DOM中疏水性酸(HPOA)和亲水性酸(HPIA)是产生有害消毒副产物三卤甲烷(THM)的主要前体物质。因此，将DOM中不同性质的组分进行亚组份分离从而进行分析对于DOM的认知及其环境影响的评估具有重要的意义。除此以外，由于DOM整体组成的多样性和复杂性，使得现阶段对于其组成和结构的了解还不够深入，而这主要是由于其在分离和提取上的不完全使得无法对其进行全面的表征分析。传统的对于化工废水DOM的分离提取方法，基本沿用天然水体DOM的提取方法，即采用XAD树脂的方法，该方法由Leenheer等提出，主要基于XAD和离子交换树脂的方法，可从天然水中分离从出6种组分。然而，各组分中的无机离子将通过电离抑制强烈影响ESI的离子化，因此，通过固相萃取对DOM进行分离并实现快速便捷的脱盐方法显得尤为重要。固相萃取法已经成为现阶段被广泛应用于从水体中提取无盐DOM的方法，其中最常用的是C18和PPL柱，两者在萃取物的选择上具有一定的差异。但总体而言，由于固相萃取柱基质极性的限制，这种基于混合物中不同化合物极性差异的分离方法对于水体中弱极性到中极性的有机物可以进行有效的保留和分离，但却无法对于强极性的化合物无法进行有效的保留。因此，现阶段对于水体可溶有机质的研究主要集中在可萃取的疏水组分上，对DOM中强亲水性的组分缺乏深入的了解。因此，迫切的需要一种能够针对水体DOM尤其是强亲水性DOM的分级分离提取处理方法。
技术实现思路
：本专利技术旨在针对现有技术存在的问题，提供一种针对化工废水可溶有机质分析的分级分离处理方法，本专利技术打破常规分离固相萃取法对化工废水可溶有机质极性保留的限制，利用阴阳离子交换结合极性分离，也有望成为有效降低水体DOM分析时的复杂度，成为针对其他水体的分级分离前处理方法。本专利技术提供了一种针对化工废水可溶有机质分析的分级分离处理方法，包括如下步骤：(1)将固相萃取柱用甲醇淋洗后，再经酸化超纯水淋洗得到处理后的固相萃取柱；(2)将预处理后的化工废水水样注入步骤(1)处理后的固相萃取柱中进行富集，超纯水淋洗固相萃取柱进行除盐处理；(3)将除盐处理后的固相萃取柱除水后，使用甲醇洗脱，得到萃取分(疏水分)和萃余分，将萃余分平均分为两部分，一部分萃余分加入混合阴离子固相萃取柱，调节pH＝9.5～10.5，使用质量分数为100％的甲醇洗脱得到第一亲水中性分，再使用甲酸的质量分数为4～6％的甲醇洗脱得到亲水酸性分，另一部分萃余分加入混合阳离子固相萃取柱，调节pH＝1.5～2.5，使用质量分数为100％的甲醇洗脱得到第二亲水中性分，再使用氢氧化铵的质量分数为4～8％的甲醇洗脱得到亲水碱性分；(4)将得到的第一亲水中性分和第二亲水中性分混合，并对亲水中性分、亲水酸性分和亲水碱性分的总有机碳(TOC)含量进行测量，亲水中性分、亲水酸性分和亲水碱性分分别通过氮气吹干后采用甲醇复溶，得到用于ESIFT-ICRMS分析的样品。本专利技术通过极性分离+离子交换分离的方法，对普通极性分离无法萃取得到的强极性亲水化工废水可溶有机质进行二次萃取，得到额外的亲水酸性分(HIA)、亲水中性分(HIN)和亲水碱性分(HIB)三个组分，并通过总有机碳分析(TOC)和负离子电喷雾(ESI)傅立叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICRMS)对所获得组分含量和组成进行。优选地，步骤(1)的具体步骤为：将固相萃取柱预先用三倍固相萃取柱体积的甲醇淋洗，再用三倍固相萃取柱体积的经高纯盐酸酸化后pH＝2的酸化超纯水淋洗得到处理后的固相萃取柱。优选地，步骤(2)所述的预处理后的化工废水的预处理步骤为：将化工废水通过孔径为0.45μm的滤膜过滤，过滤后的水样用高纯盐酸酸化至pH＝2得到预处理后的化工废水水样。将预处理后的化工废水水样注入步骤(1)处理后的固相萃取柱中进行富集，酸化水超纯水淋洗固相萃取柱进行除盐处理；优选地，步骤(3)的具体步骤为：将除盐处理后的固相萃取柱除水后，使用甲醇洗脱，得到萃取分和萃余分，将萃余分平均分为两部分，一部分萃余分加入混合阴离子固相萃取柱，调节pH＝10，使用质量分数为100％的甲醇洗脱得到第一亲水中性分，再使用甲酸的质量分数为5％的甲醇洗脱得到亲水酸性分，另一部分萃余分加入混合阳离子固相萃取柱，调节pH＝2，使用质量分数为100％的甲醇洗脱得到第二亲水中性分，再使用氢氧化铵的质量分数为5％的甲醇洗脱得到亲水碱性分。优选地，步骤(3)中采用质量分数为2％的氢氧化铵溶液调节一部分萃余分pH＝10。优选地，步骤(3)中采用质量分数为2％的甲酸溶液调节另一部分萃余分pH＝2。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术提出的分级分离处理方法揭示了化工废水中强亲水性DOM的组成信息，加深了现阶段对DOM的认识深度，扩展了对水体尤其是化工废水组成的研究范围，增进了对水体有机质的理解。采用该方法不仅可以打破常规分离固相萃取法对化工废水可溶有机质极性保留的限制，利用阴阳离子交换结合极性分离，也有望成为有效降低水体DOM分析时的复杂度，成为针对其他水体的分级分离前处理方法。(2)采用本专利技术提出的分级分离处理方法，可对化工废水DOM中难以萃取保留的强极性组分进行保留和分离，结合有机碳分析和负离子电喷雾傅立叶变换离子回旋共振质谱等手段，可对强极性DOM进行有效分析鉴定，结果表明其回收率可增加9.36％，得到分子式数目可增加2275个，比传统固相萃取法增加了62.62％。(3)本专利技术提出的分级分离处理方法，对提取过程的pH条件进行了考察优化，结果证明该方法选取的pH条件在合适的pH范围内具有最佳的提取收率。附图说明：图1为本专利技术实施例1组合固相萃取流程图；图2为本专利技术实施例1组合固相萃取各组分的-ESIFT-ICRMS图。具体实施方式：下面结合具体实例，进一步阐明本专利技术。应该理解，这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对化工废水可溶有机质分析的分级分离处理方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将固相萃取柱用甲醇淋洗后，再经酸化超纯水淋洗得到处理后的固相萃取柱；/n(2)将预处理后的化工废水水样注入步骤(1)处理后的固相萃取柱中进行富集，酸化水超纯水淋洗固相萃取柱进行除盐处理；/n(3)将除盐处理后的固相萃取柱氮吹除水后，使用甲醇洗脱，得到萃取分和萃余分，将萃余分平均分为两部分，一部分萃余分加入混合阴离子固相萃取柱，调节pH＝9.5～10.5，使用质量分数为100％的甲醇洗脱得到第一亲水中性分，再使用甲酸的质量分数为4～6％的甲醇洗脱得到亲水酸性分，另一部分萃余分加入混合阳离子固相萃取柱，调节pH＝1.5～2.5，使用质量分数为100％的甲醇洗脱得到第二亲水中性分，再使用氢氧化铵的质量分数为4～8％的甲醇洗脱得到亲水碱性分；/n(4)将得到的第一亲水中性分和第二亲水中性分混合，并对亲水中性分、亲水酸性分和亲水碱性分的总有机碳含量进行测量，亲水中性分、亲水酸性分和亲水碱性分分别通过氮气吹干后采用甲醇复溶，得到用于ESIFT-ICR MS分析的样品。/n

【技术特征摘要】
1.一种针对化工废水可溶有机质分析的分级分离处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将固相萃取柱用甲醇淋洗后，再经酸化超纯水淋洗得到处理后的固相萃取柱；
(2)将预处理后的化工废水水样注入步骤(1)处理后的固相萃取柱中进行富集，酸化水超纯水淋洗固相萃取柱进行除盐处理；
(3)将除盐处理后的固相萃取柱氮吹除水后，使用甲醇洗脱，得到萃取分和萃余分，将萃余分平均分为两部分，一部分萃余分加入混合阴离子固相萃取柱，调节pH＝9.5～10.5，使用质量分数为100％的甲醇洗脱得到第一亲水中性分，再使用甲酸的质量分数为4～6％的甲醇洗脱得到亲水酸性分，另一部分萃余分加入混合阳离子固相萃取柱，调节pH＝1.5～2.5，使用质量分数为100％的甲醇洗脱得到第二亲水中性分，再使用氢氧化铵的质量分数为4～8％的甲醇洗脱得到亲水碱性分；
(4)将得到的第一亲水中性分和第二亲水中性分混合，并对亲水中性分、亲水酸性分和亲水碱性分的总有机碳含量进行测量，亲水中性分、亲水酸性分和亲水碱性分分别通过氮气吹干后采用甲醇复溶，得到用于ESIFT-ICRMS分析的样品。


2.根据权利要求1所述的针对化工废水可溶有机质分析的分级分离处理方法，其特征在于，步骤(1)的具体步骤为：将固相萃取柱预先用三倍固相萃取柱体积量的甲醇淋洗，再用三倍固相萃取柱体积的经高纯盐酸酸化后pH＝2的酸化超纯水淋洗得到处理后的固相萃取柱。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王威，窦文渊，姚理，郭杰煌，黄宏，陈飞龙，侯军沛，杨嘉慧，
申请(专利权)人：广东省测试分析研究所中国广州分析测试中心，
类型：发明
国别省市：广东;44