范文一:GC_MS法测定工业污水中有机物
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鱼贞玉 $
吕慧梅 !
($%大庆石化分公司水气厂, 黑龙江 大庆 $’$() !%大庆石化分公司炼油厂, 黑龙江 大庆 $’$$)
摘要:采用液 *液萃取法对炼油废水中有机物样品进行处理, 对分离条件做了探讨。 用 +,-./法进行测定并定性分析。
关键词 :有机物 ) +,-./)液 *液萃取 ) 定性; 分析 中图分类号:0’
文献标识码:1
文章编号:$&’$*(2&!3!
化工厂外排污水中的有机物对生态环境和人 类健康构成了危害。污水处理是治理水污染, 保护 环境的重要组成部分。处理效果影响排入河流的 水质以及河流生物的生长环境。对于环境工作者 而言, 研究经济、 有效的污水处理方法, 首先必须 能够准确地确定污水中有机物的成份及含量。通 过采用 +,-./技术, 对大庆炼化公司炼油厂工艺 处理前后的污水中的有机物进行定性检测,为工 艺处理提供了科学依据。
&测试原理
&’&水样前处理
水质前处理技术主要可分为:液 *液萃取、 树 脂萃取、 固相微萃取等。对大庆炼化公司炼油厂工 艺排放污水水样采用液 *液萃取的方法。液 *液萃 取是利用有机物不溶于水,易溶于有机溶剂的特 点, 将水中的有机物转移到有机溶剂里, 进行下一 步分析。它具有成本低、 效率高的特点。
&’(!
经过处理后的样品,即含有有机物的有机溶 剂在色谱仪的进样口进行汽化后,在载气的带动 下进入毛细色谱柱。样品中的各种化合物在色谱 柱里进行分离,然后通过传输线进入质谱仪的离 子阱。在离子阱中化合物受到电子的撞击后变成 离子,按照它们的质 -荷比依次被电子倍增器放 大。电子倍增器将放大的离子流信号传送到系统 电路, 将结果数字化。然后传递到数据系统更进一
步处理并显示出来。 +,-./检测流程见图 $。
图 $+,-./检测流程
(实验部分
(’&仪器设备
+,-./:+,*#(
气相色谱 *质谱联用仪; 色谱柱:弹性石英毛细管 柱 1?0@, &
(’(试剂及水样品
四氯化碳(色谱纯, 重蒸后使用) ; 无水硫酸钠 (分析纯, #
(’) 分析条件
色谱条件:色谱柱 1?0@3&
$
’ C -A=>
6EFG H2
质谱条件:离子阱温度 $’
(’*样品分析
! 水样的前处理
取 !
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将萃取液合并, 用无水硫酸钠进行脱水,在 ’M C 下用旋转蒸发器 浓缩至 $AD 。
用校正物全氟三丁胺 ?P615进行自动调谐。 +,-./-Q/峰识别软件可识别校正溶液中每个化
合物在适当保留时间窗口的色谱峰,符合可辨认 的化合物应大于 22R 。
#’
炼 油 与 化 工 第 !
! 进样
用微量注射器取 !#$上述浓缩液,直接注入 气相色谱的进样口, 按选定的 %&’ ()分析条件进 行分析。
! 分析测试结果与讨论
工艺处理前污水样的测试结果见表 ! 。 表 ! 工艺处理前污水样的测试结果
序号 英文名称 分子式 质量数 含量 ’ * ! +,-./012010&34!5
表 8工艺处理后废水样的测试结果
序号 英文名称 含量 ’ * ! +,-./012010576D 89012010:!78;<=>0,-.?;57!8 6E;F.?01057IG
D 9012010:!;0,-.?;
!6E-01M?:6;>0,-.?;57
续表 8工艺处理后废水样的测试结果
序号 英文名称 含量 ’ * !G 9012010:Q8;>0,-.?;8;8;A@MA01.?R;57HI !I E-01M?:87G;<=>0,-.?;!7D !340BO10:87
采用液 ; 液萃取法对大庆炼化公司炼油厂工 艺排放污水水样进行了有效的前处理。并成功应 用色 ; 质谱联用技术 %&’ ()对水样进行了定性检 测, 分析结果准确、 可靠。
参考文献:
T!U 张银华, 现代有机质谱技术及应用 T(U:65;6!7
T8U 魏复胜, 徐晓白, 阎吉昌 7水和废水监测分析方法指南 T(U:下册 7!DH;!G!7
收稿日期:8556;5
作者简介:鱼贞玉, 女, 工程师, 现在大庆石化分公司水气厂供水车 间从事分析工作。
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63
范文二:废水中有机物污水中磷的化学去除
废水中有机?物,污水中磷的?化学去除 废水中有机?物,污水中磷的?化学去除:废水中有机?物
磷的去除有?化学除磷生?物除磷两种?工艺,生物除磷是?一种相对经?济的除磷方?法,但由于该除?磷工艺目前?还不能保证?稳定达到0?.5mg/l出水标准?的要求,所以要达到?稳定的出水?标准,常需要采取?化学除磷措?施来满足要?求。
化学除磷是?通过化学沉?析过程完成?的,化学沉析是?指通过向污?水中投加无?机金属盐药?剂,其与污水中?溶解性的盐?类,如磷酸盐混?合后,形成颗粒状?、非溶解性的?物质,这一过程涉?及的是所谓?的相转移过?程,反应方程举?例如式1。实际上投加?化学药剂后?,污水中进行?的不仅仅是?沉析反应,同时还进行?着化学絮凝?反应,所以必须区?分化学沉析?和化学絮凝?的差异。
FeCl3?+K3PO4??FePO4??+3KCl式?1
污水沉析反?应可以简单?的理解为:水中溶解状?的物质,大部分是离?子状物质转?换为非溶解?、颗粒状形式?的过程,絮凝则是细?小的非溶解?状的固体物?互相粘结成?较大形状的?过程,所以絮凝不?是相转移过?程。
在污水净化?工艺中,絮凝和沉析?都是极为重?要的,但絮凝是用?于改善沉淀?池的沉淀效?果,而沉析则用?于污水中溶?解性磷的去?除。如果利用沉?析工艺实现?相的转换,则当向污水?中投加了溶?解性的金属?盐药剂后,一方面溶解?性的磷转换?成为非溶解?性的磷酸金?属盐,也会同时产?生非溶解性?的氢氧化物?(取决于PH?值)。生活污水处?理。另一方面,随着沉析物?的增加及较?小的非溶解?性固体物聚?积成较大的?非溶解性固?体物,使稳定的胶?体脱稳,通过速度梯?度或扩散过?程使脱稳的?胶体互相接?触生成絮凝?体。最后通过固?—液分离步骤?,得到净化的?污水和固一?液浓缩物(化学污泥),达到化学除?磷的目的。
根据化学沉?析反应的基?础,为了生成磷?酸盐化合物?,用于化学除?磷的化学药?剂主要是金?属盐药剂和?氢氧化钙(熟石灰)。许多高价金?属离子药剂?投加到污水?中后,都会与污水?中的溶解性?磷离子结合?生成难溶解?性的化合物?。出于经济原?因,用于磷沉析?的金属盐药?剂主要是F?e3+、Al3+和Fe2+盐和石灰。这些药剂是?以溶液和悬?浮液状态使?用的。二价铁盐仅?当污水中含?有氧,能被氧化成?三价铁盐时?才能使用。Fe2+在实际中为?了能被氧化?常投加到曝?气沉砂池或?采用同步沉?析工艺投加?到曝气池中?,其效果同使?用Fe3+一样,反应式如式?2、3。
Al3++PO43-?AlPO4??pH=6,7式2
Fe3++PO43-?FePO4??pH=5,5.5式3
与沉析反应?相竞争的反?应是金属离?子与OH的?反应,所以对于各?种不同的金?属盐产品应?注意的是金?属的离子量?,反应式如式?4、5。
Al3++3OH-?Al(OH)3?式4
-?Fe(OH)3式5Fe3++3OH
金属氢氧化?物会形成大?块的絮凝体?,这对于沉析?产物的絮凝?是有利的,同时还会吸?附胶体状的?物质、细微悬浮颗?粒。需要注意的?是有机物在?以化学除磷?为目的化学?沉析反应中?的沉析去除?是次要的,但在分离时?有机性胶体?以及悬浮物?的凝结在絮?凝体中则是?决定性的过?程。
沉析效果是?受PH值影?响的,金属磷酸盐?的溶解性同?样也受PH?的影响。对于铁盐最?佳PH值范?围为5.0,5.5,对于铝盐为?6.0,7.0,因为在以上?PH值范围?内FePO?4或AIP?O4的溶解?性最小。另外使用金?属盐药剂会?给污水和污?泥处理还会?带来益处,比如会降低?污泥的污泥?指数,有利于沼气?脱硫等。
由于金属盐?药剂的投加?会使污水处?理厂出水中?的Cl-或SO2-4离子含量?增加。如果沉析药?剂溶液中另?外含有酸的?话,则需特别加?以注意。
投加金属盐?药剂后相应?会降低污水?的碱度,这也许会对?净化产生不?利影响。当在同步沉?析工艺中使?用硫酸铁时?,必须考虑对?硝化反应的?影响。 另外,如果污水处?理厂污泥用?于农业,使用金属盐?药剂除磷时?必须考虑铝?或者铁负荷?对农业的影?响。
除了金属盐?药剂外,氢氧化钙也?用作沉析药?剂。在沉折过程?中,对于不溶解?性的磷酸钙?的形成起主?要作用的不?是Ca2+,而是OH-离子,因为随着p?H值的提高?,磷酸钙的溶?解性降低,采用Ca(OH)2除磷要求?的pH值为?8.5以上。磷酸钙的形?成是按反应?式6进行的?:
5Ca2++3po43?-+OH-?Ca5(PO4)3OH?pH ?8.5式6
但在pH值?为8.5到10.5的范围内?除了会产生?磷酸钙沉析?外,还会产生碳?酸钙,这也许会导?致在池壁或?渠、管壁上结垢?,反应式如式?7。
Ca2++CO32-?CaCO3?式7
与钙进行磷?酸盐沉析的?反应除了受?到PH值的?影响,另外还受到?碳酸氢根浓?度(碱度)的影响。在一定的P?H值惰况下?,钙的投加量?是与碱度成?正比的。 对于软或中?硬的污水,采用钙沉析?时,为了达到所?要求的PH?值所需要的?钙量是很少?的,具有强缓冲?能力的污水?相反则要求?较大的钙投?加量。 化学沉析工?艺是按沉析?药剂的投加?地点来区分?的,实际中常采?用的有:前沉析、同步沉析和?后沉析或在?生物处理之?后加絮凝过?滤。
(1)前沉析
前沉析工艺?的特点是沉?析药剂投加?在沉砂池中?,或者初次沉?淀池的进水?渠(管)中,或者文丘里?渠(利用涡流)中。其一般需要?设置产生涡?流的装置或?者供给能量?以满足混合?的需要。相应产生的?沉析产物(大块状的絮?凝体)则在一次沉?淀池中通过?沉淀而被分?离。如果生物段?采用的是生?物滤池,则不允许使?Fe2+药剂,以防止对填?料产生危害?(产生黄锈)。
前沉析工艺?(如图2所示?)特别适合于?现有污水处?理厂的改建?(增加化学除?磷措施),因为通过这?一工艺步骤?不仅可以去?除磷,而且可以减?少生物处理?设施的负荷?。常用的沉析?药剂主要是?生灰和金属?盐药剂。经前沉析后?剩余磷酸盐?的含量为1?.5-2.5mg/1,完全能满足?后续生物处?理对磷的需?要。
(2)同步沉析
同步沉析是?使用最广泛?的化学除磷?工艺,在国外约占?所有化学除?磷工艺的5?0%。其工艺是将?沉析药剂投?加在曝气池?出水或二次?沉淀池进水?中,个别情况也?有将药剂投?加在曝气池?进水或回流?污泥渠(管)中。目前很多污?水厂都采用?,如广州大坦?沙污水处理?厂三期就是?采用的同步?沉析,加药对活性?污泥的影响?比较小。 (3)后沉析
后沉析是将?沉析、絮凝以及被?絮凝物质的?分离在一个?与生物设施?相分离的设?施中进行,因而也就有?二段法工艺?的说法。一般将沉析?药剂投加到?二次沉淀池?后的一个混?合池(M池)中,并在其后设?置絮凝池(F池)和沉淀池(或气浮池)。 对于要求不?严的受纳水?体,在后沉析工?艺中可采用?石灰乳液药?剂,但必须对出?水PH值加?以控制,比如采用沼?气中的CO?2进行中和?。
采用气浮池?可以比沉淀?池更好地去?除悬浮物和?总磷,但因为需恒?定供应空气?而运转费用?较高。
各种化学磷?工艺的优缺?点一览表
工艺类型
优点
缺点
前沉析工艺?
?能降低生物?处理设施的?负荷,平均其负荷?的波动变化?,因而可以降?低能耗 ?现有污水厂?易于改造实?施;
?总污泥产量?增;
?对反硝化反?应造成困难?(底物分解过?多);
?对改善污泥?指数不利
同步沉析工?艺
?通过污泥回?流可以充分?利用沉析药?剂;
?如果是将药?剂投加到曝?气池中,可采用价格?较便宜的二?价铁盐药剂? ?金属盐药剂?会使活性污?泥重量增加?,从而可以避?免活性污泥?膨胀; ?同步沉析设?施的工程量?较小。
?采用同步沉?析工艺会增?加污泥产量?;
?采用酸性金?属盐药剂会?使,,下降?到最佳范围?以下,这对硝化反?应不利; ?磷酸盐污泥?和生物剩余?污泥是混合?在一起的,因而回收磷?酸盐是不可?能的,此外在厌氧?状态下污泥?中磷会再溶?解;
?由于回流泵?会絮凝体破?坏,但通过投加?高分子絮凝?助凝剂减轻?这种危害。 后沉析工艺?
?磷酸盐的沉?析是和生物?净化过程相?分离的,互相不产生?影响; ?药剂的投加?可按磷负荷?的变化进行?控制;
?产生的磷酸?盐污泥可以?单独排放,并可以加以?利用,如用做肥料?。 ?后沉析工艺?所需要的投?资大、运行费用高,但当新建污??水处理厂时?,采用后沉析?工艺可以减?小生物处理?二次沉淀池?的尺寸。
范文三:城市污水深度处理中有机物的去除
2000年11月
N o v. , 2000
城市污水深度处理中有机物的去除
仝贵婵, 叶裕才, 云桂春, 金光宇(清华大学核能技术设计研究院, 北京100084, E -mail :t ongg ch @263. net )
摘要:以城市污水地下水回灌为回用目的, 研究不同的污水深度处理工艺及对二级生物处理出水中有机物的去除. 研究结果表明, 原水若未经深度处理, 直接由土壤含水层处理的出水不能满足推荐的回灌水水质要求. 对原水分别采用混凝沉淀、过滤、臭氧氧化、粉末活性炭和粒状活性炭吸附等处理单元及组合工艺进行深度处理效果的对比, 最终选用由混凝沉淀, 砂滤, 粒状活性炭过滤与土壤含水层处理相结合的工艺流程. 城市污水处理厂的二级出水经该工艺处理后, 出水中的DOC 可降至3mg /L以下, 且活性炭柱的产水床体积可达3500BV.
关键词:城市污水回用; 深度处理; 地下水回灌; 土壤含水层处理; 混凝沉淀; 过滤; 活性炭吸附中图分类号:X799. 3 文献标识码:A 文章编号:0250-3301(2000) 06-04-0073
Removal of Organism from Secondary Effluent in Advanced Wastewa -ter Treatment for Groundwater Recharge
To ng Guichan , Ye Yucai , Yun Guichun , Jin Guang yu (Inst itute o f N uclear Ener gy T echnolog y , T s-inghua U niv ersit y, Beijing 100084, China E-mail:t ongg ch@263. net )
Abstract :A dvanced w astew ater tr eatment pro cesses for gr oundw ater rechar ge, especially pr ocesses t o r emov e or g anic contaminants fr om seco ndar y effluent o f a sew age treat ment plant wer e studied in t his r esear ch . W hen the r aw w ater was r echar ged directly thr oug h surface perco lation without advance treat ment , effluent o f the so il aquifer tr eatment (SA T ) could not meet the reco mmended r eclaimed w ater qualit y crit eria . Differ ent treat ment units and com bined pro cesses such as coa gula tio n-sedimentat ion, filtrat ion, ozonation, pow dered activ ated car bo n
and g ranula r activated car bo n(GA C) adso r ption w er e compar ed, thr oug h w hich the pr ocess o f G AC adso rptio n combined with coag ulation-sedimentation and sa nd filtr atio n befor e SA T w as selected as the o pt imum pro cess.
When t he seco ndar y effluent of municipa l w astew ater tr eatment plant w as tr eated by this pr ocess, DOC of the effluent could decrease to less than 3mg /L and the thro ughput of the G AC filter could be up t o 3500BV .
Keywords :municipal wa st ew ater reuse ; advanced tr eatment ; gr oundw ater rechar ge ; so il aquifer treat ment (SA T ) ; co agulatio n and sediment atio n; filtr atio n; activ ated car bon adso r ption 污水回用是缓解我国水资源紧张状况的重要途径之一[1, 2]. 在城市污水地下水回灌时, 实际有2种概念: 在土壤含水层处理(soil aquifer t reatment , SA T ) 前污水须经深度处理达到饮用水水质, 因此从地下提升出来的水, 可以不受限制地应用. 将SA T 结合到回用流程中, 污水在SA T 前只部分净化, 然后再借助土壤含水层中的物理、化学和生物净化作用. 再生水则通过取水井抽出, 并根据其水质加以利用*. 本研究即采用后一种概念. 进行地下水回灌时, 需考虑的问题有病原体、无机物总量、重金属和难降解有机物. 欧洲莱茵河用地表水进行土壤渗滤的多年运行经验表明, 致病菌、病毒和寄生虫可用土壤渗滤去除, 其它组分如氮[3]
用作地下水回灌时深度处理的主要目标就是去除有机物.
1 水质指标及试验装置1. 1 水质指标
对于将城市污水处理厂的二级出水经深度处理后用于地下水回灌, 目前尚无一个统一的水质标准. 参照美国和德国人工地下水回灌的水质标准和工程运行经验[4, 5], 本研究要求经深度处理后回灌水的水质达到表
基金项目:国家“九五”科技攻关项目(96-909-01-01-03)
作者简介:仝贵婵(1972~) , 女, 博士研究生. 收稿日期:1999-12-29
* J ekel M , Ernst M . Groun dw ater recharge of tertiary efflu -ent purified w ith UF/NF-membranes. ′98Sino-German y ent :
74
环 境 科 学21卷
1的要求. 其中DO C 指溶解性有机碳, A O X 指可吸附有机卤化物.
表1 本研究要求的处理出水水质/mg ?L -1
参数出水要求
DOC 3. 0
AOX 0. 03
NH 3-N 1
NO -345
缺氧和厌氧3种状态, 试验中分别驯化培养了这3种生物状态的土壤柱. 根据土壤柱进出水的氨氮, 硝酸盐氮及溶解氧的变化判断是否处于所要求的生物状态.
二沉池出水
砂滤柱
1. 2 原水水质
本试验所用原水是北京市高碑店污水处理厂的二沉池出水, 试验期间的原水水质见表2.
表2 试验期间的原水水质
水质指标pH
COD /m g ?L -1BOD 5/mg ?L -BOD 5/COD AOX/ g ?L -1
1
数值范围6. 5~7. 525~352. 3~4. 30. 1~0. 260~75
水质指标 UV 254/m -1
数值范围12~175. 7~8. 512~240. 5~3070~110
好氧土壤柱缺氧土壤柱厌氧土壤柱
图1 土壤含水层处理(SAT ) 的工艺流程
DOC /mg ?L -1SS/m g ?L -1NH 3-N/mg ?L -1
-NO -3/mg ?L
1
2 试验结果及讨论2. 1 原水直接回灌
原水经砂滤柱过滤后, 直接进3种土壤柱后的平均处理效果见图2. 可以看到, 好氧、缺氧和厌氧土壤含水层处理对COD 、DO C 和U V 254的去除率基本相当, 其中以好氧柱的去除效果最好. 但是原水直接回灌, 不论是经好氧、缺氧或者厌氧土壤含水层处理, 出水均不能满足回灌水的水质要求. 试验所用原水中的有机物主要是难以生物降解的物质, 可生化性很差, 土壤渗滤效果不佳.
采用0. 2 m 的核孔膜过滤原水, 发现原水中溶解性CO D 占原水总CO D 的75%~83%, 悬浮和胶体状态的CO D 只占总CO D 的17%~25%.
采用AO X 分析仪和离子色谱仪联用的方法对水中的A O X 进行了分离和鉴定, 发现原水中A OCl 占
A OX 总量的85%, 浓度约为55~60 g /L , 基本不含A OBr , A OI 的含量一般小于15%.我国的城市供水采用氯消毒, 所以原水中的A O X 主要是A O Cl, A O I 主要来源于医院的废水.
分别采用可以截留相对分子质量大于1000、3000和10000的有机物的3种超滤膜YM 1、YM 3和YM 10过滤原水, 然后测定过滤后水的DOC 、U V 254和U V 436, 并计算各相对分子质量范围的有机物所占原水的比例, 结果见表3.
表3 不同相对分子质量的有机物占原水中总
有机物的比例/%
相对分子质量<10001000~30003000~10000>10000
DOC U V 254U V 436
58. 643. 99. 1
15. 528. 429. 1
12. 117. 847. 3
13. 89. 914. 5
图2 3种土壤柱对有机物的去除效果
自然状态下, 厌氧土壤柱对A O X 的去除率约为12%, 略高于好氧和缺氧土壤柱. 由于原水中有机物浓度很低, 为研究厌氧柱对A OX 的去除, 向原水中加入80mg /L 的葡萄糖和80mg /L 的谷氨酸. 此时厌氧土壤柱对A OX 的降解有明显的改善. 稳定情况下, AO X 的去除率可达55%, 土壤柱出水的AO X 可降到30 g /L
左右, 满足回灌水水质对A OX 的要求. 厌氧土壤柱去除A O X 的运行结果见图3. 经厌氧土壤柱处理后, 出水中的A O X 全部为A O Cl, 没有检测到A OI. 2. 2 深度处理后回灌
二级出水直接经土壤含水层处理后的出水不能满足推荐的地下水回灌的水质指标, 因此在地下水回灌
1. 3 试验装置
SA T 的工艺流程如图1所示. 其中砂滤柱内径9cm, 滤料为粒径1. 2~2m m 的普通工程砂, 滤床高度75cm, 滤速8~10m/h, 间歇运行. 土壤渗滤柱的内径
7cm, 滤速0. 2m/d, 内装粒径为0. 5~0. 9mm 的工程
砂, m . ) ,
6期 环 境 科 学 75
COD. 由于原水中大部分CO D 为溶解性的, 所以加大PA C 的投量不能明显提高对CO D 的去除率. 由表3可知, 原水中U V 436所表征的有机物中61. 8%来源于相对分子质量大于3000的有机物, 而混凝沉淀对相对分子质量大于3000的有机物去除效果较好, 因此U V 436降低较多, 达67%左右. 原水中U V 254所表示的芳香族有机物中相对分子质量大于3000的只占28. 7%, 混凝沉淀对小分子有机物的去除效果较差, 所以U V 254的去
图3 厌氧土壤柱出水的AOX
除率远低于U V 436, 只有25%.相对分子质量大于3000的有机物只占原水总DO C 的25. 9%, 因此混凝沉淀对DO C 的去除率有限, 只有18%.
(2) 过滤 直接过滤对CO D 的平均去除率为20%~25%, 原水经直接过滤后出水的SS 浓度低于3m g /L , 说明直接过滤不仅可以去除几乎全部悬浮性的COD , 还可同时去除部分溶解状态的CO D.
(3) 粒状活性炭吸附 通过静态吸附实验选出了去除有机物效果最佳的G H-16型杏核无定形炭. 静态吸附实验结果用从德国引进的A DSA 软件进行分析, A DSA 软件是通过求解Cr itt enden 方程来估算污水中所含有机物被吸附到活性炭上的可能性, 这些有机物以DO C 表征的方式按可吸附性被分为几类. 表4给出了G H -16型活性炭对水中有机物的吸附行为. 表4 GH -16型活性炭对废水中有机物的吸附效果
有机物吸附效果有机物含量/%
极好34. 3
较好一般3. 1
26. 1
差
不能被吸附
36. 4
有机物的去除效果最佳, 后续的研究以好氧土壤渗滤为主. 本研究共采用了4种处理工艺进行对比:
工艺1:原水→粉末活性炭吸附→沉淀→好氧土壤渗滤
工艺2:原水→砂滤→臭氧氧化→好氧土壤渗滤工艺3:原水→砂滤→粒状活性炭过滤→好氧土壤渗滤
工艺4:原水→混凝、沉淀→砂滤→粒状活性炭过滤→好氧土壤渗滤
结果表明[5], 对城市污水处理厂的二级出水采用臭氧氧化和活性炭吸附均可使土壤含水层处理后的出水D OC 达到3mg /L . 但若采用工艺2, 为达到地下水回灌的水质要求, 臭氧的投加量至少要在24mg /L 以上, 经济上难以承受. 对于粉末活性炭[6], 由于其对污染负荷的适应性差, 且炭浆分离及再生较复杂, 粉状炭一次使用后多数情况下废弃, 导致处理费用较高. 因此在需要连续投加粉状炭以去除有机污染物的情况下, 用粒状活性炭处理更为有效和经济. 对比工艺3和工艺4, 工艺4的出水水质和产水量均优于工艺3, 因此选定工艺4作为城市污水地下水回灌的深度处理工艺流程.
(1) 混凝沉淀 混凝沉淀实验用烧杯进行. 混凝快速搅拌速度150r /min , 搅拌时间1min ; 慢速搅拌速度为30r /min , 搅拌时间20min , 然后静置沉淀20min . 通过对不同生产厂家的硫酸铝、氯化铁和聚合氯化铝(PA C) 的比较, 选用浙江东昌生产的PA C(A l 2O 3含量为28. 0%, 碱度50. 0) . 对实验用原水, 其适宜的投加量为20~30mg /L. P A C 投加量为20mg /L 时, 对COD 、DOC 、U V 254和U V 436的去除率分别是23%, 18%, 25%和67%.P A C 投加量超过30mg /L 后, 对COD 、DO C 、U V 254和U V 436的去除率基本保持不变.
从对原水中有机物的分析可知, 原水中呈悬浮和胶体状态的CO D 占原水总CO D 的17%~25%.由于混凝沉淀对于原水中呈悬浮和胶体状态的COD 去除率L (4) 深度处理组合工艺的出水 在土壤含水层处理前, 二沉池出水由混凝沉淀、过滤与粒状活性炭吸附工艺进行处理. 工艺中混凝剂P AC 的投加量为20m g/L. 砂滤柱直径为2. 9cm, 柱内填充粒径为0. 5~0. 9mm 的普通工程砂, 填充高度60cm. 活性炭柱内径2cm , 活性炭填充高度40cm , 滤速5m /h .
该深度处理组合工艺的出水水质如图4所示. 运行期间该工艺对原水DO C 、CO D 和U V 254的去除率分别为30. 5%~77%, 30%~74%, 56%~92%.
根据粉状活性炭、臭氧与好氧土壤渗滤的运行结果[5], 好氧土壤柱的进水DO C 大约4. 5mg /L 左右时, 其出水DO C 可小于3mg /L , 故活性炭柱的运行终点定为4. 5mg/L. 从图4可以看出, 该工艺出水的DOC 值在活性炭柱产水床体积为1025BV 前可保持在3mg /L 以下, 在2200BV 时达到4. 5mg /L . 另外, 在整个运行期间工艺出水的平均DO C 值为3. 53mg /L , 在产水床体积为2200~3500BV 时出水D OC 的平均值为/
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环 境 科 学21卷
层处理后出水中的氨氮和硝酸根离子同时满足回灌水的水质要求. 这就要求污水处理厂应当完成脱氮的任务或者在人工地下水回灌前的深度处理工艺流程中增加脱氮工艺. 3 结论
(1) 北京高碑店污水处理厂的二级出水如果直接由地表渗滤进行人工地下水回灌, 经土壤含水层处理后的出水不能满足推荐的回灌水水质要求, 因此二级出水必须经深度处理后才能回灌.
1. 原水DOC 2. 出水DOC 3. 原水COD 4. 出水COD 5. 原水U V 254 6. 出水UV 254图4 工艺4GH -16活性炭柱的穿透曲线
(2) 好氧、缺氧和厌氧状态的土壤柱对CO D 、DO C 、U V 254和A O X 的去除率基本相当. 但当原水中加入易生物降解的葡萄糖和谷氨酸时, 厌氧土壤柱对A OX 的去除效果可明显改善, 满足回灌水的要求.
(3) 选用混凝沉淀、砂滤、粒状活性炭过滤与土壤含水层处理组合工艺作为城市污水处理厂的二级出水进行地下水回灌的深度处理工艺, 二级出水中的有机污染物可被有效去除, 整个工艺流程的出水D OC 可小于3mg /L , 满足回灌水对D OC 的要求, 而且活性炭柱的产水床体积可达3500BV . 参考文献:
1 Joerg E Drew es , M artin Jekel. Behavior of DOC and AOX
using advanced treated wastew ater for grou ndw ater recharge . W ater Research , 1998, 32(10) :3125~3133. 2 周彤, 张杰等主编. 城市污水回用设计规范. 上海:中国工
程建设标准化协会城市给排水委员会, 1995, 1~37. 3 Zhang Zh ongxiang, Qian Yi. Water s aving and wastew ater
reu se and recylcle in China. Water Science and Technolo-gy , 1991, 23:2135~2140.
4 J ames Cr ook. Quality criteria for reclaimed w ater. W ater
Science an d T echnology , 1991, 24(9) :109~121.
5 仝贵婵, 蹇兴超等. 城市污水地下回灌深度处理技术. 中
国环境科学, 1999, 19(3) :219~222.
6 兰淑澄. 活性炭水处理技术. 北京:中国环境科学出版
社, 1991. 7~38, 74~108.
7 Tobias on J E, Edz wald J K, Rech how D A et al. Effect of
pre-oz onation on org anics rem oval by in-line direct filtra-tion. Water S cience an d Tech nology, 1993, 27(11) :81~90.
为是3500BV. 运行结果还表明, 在粒状活性炭吸附前进行混凝沉淀和砂滤, 不仅可以提高对二级生物处理出水中有机物的去除效果, 而且延长了活性炭柱的运行时间. 2. 3 讨论
(1) 由于原水在污水处理厂已经过二级生物处理, 出水中主要是难生物降解的有机物(BOD 5/COD =0. 1~0. 2) ; A O X 浓度极低, 加上水中其它相对高浓有机物的竞争作用, 土壤含水层处理对其去除效果不明显. 只有在厌氧条件下, 利用葡萄糖和谷氨酸作为厌氧细菌的能量来源, 在共代谢的基础上才能分解A OX.
(2) 好氧、缺氧和厌氧状态的土壤柱对氨氮和硝酸盐氮的去除率差别较大, 好氧态对氨氮的去除率大于90%, 氨氮被转化为硝酸盐氮, 出水N H 3-N 浓度降到0. 5mg /L 以下, 而N O
-3
的浓度上升到120mg/L 以上,
总氮浓度基本没有变化. 缺氧状态下土壤含水层处理对N H 3-N 基本没有去除效果, 但是对NO -3的去除率可达33%, 出水中N O -3浓度降为20~28mg /L , 总氮浓度因此而降低. 在厌氧状态下, N O -3的去除率最高可达69%, 出水N O -3浓度降至10~12mg /L , 但是
N H 3-N 浓度升高, 总氮浓度基本不变. 因此, 单独的好氧或厌氧态土壤含水层处理, 很难使N H 3-N 和N O -3同时满足要求. 实际的地下含水层中土壤从表层到含水层底部分别是好氧、缺氧和厌氧3种状态, 因此当进水氨氮和硝酸盐氮小于一定浓度时, 可以使土壤含水
范文四:城市生活污水中有机物处理方法
随着我国社会和经济的高速发展,环境问题日益突出,尤其是城市水环境的恶化,加剧了水资源的短缺,影响着人民群众的身心健康,已经成为城市可持续发展的严重制约因素。近年来,国家和地方政府非常重视水环境的保护,正以前所未有的速度推进城市污水处理工程的建设,有数百座污水处理厂正在工程设计和建设中,在这一进程中,城市污水处理工艺的选择,将是工程界面临的首要问题。
城市污水中主要污染物包括需氧有机物、悬浮物病原体、氮磷等。需氧有机物可降低水体含氧量,使细菌滋生,恶化水质,造成水体变臭。目前,除去污水中有机物的方法主要有物理化学吸附法、化学法和生物法。其中,物理化学吸附法因具有投资小、工艺操作简便的特点而被广泛采用。笔者研究采用我国蕴藏丰富的煤系高岭岩(土)作为吸附剂处理城市污水〔1〕。煤系高岭岩(土)的吸附作用主要有化学吸附和物理吸附。化学吸附主要是由于煤系高岭岩(土)表面存在大量的铝、硅等活性点,能与吸附质通过化学键发生结合; 物理吸附是指煤系高岭岩(土)与吸附质(污染物质)间通过分子间引力产生吸附,这一作用主要取决于煤系高岭岩(土)的多孔性和比表面积,比表面积越大,吸附效果越好。笔者通过焙烧,一方面脱去煤系高岭土中的有机碳和其他杂质矿物;另一方面脱去煤系高岭土中所含水分、羟基,这样可在煤系高岭土表面和内部形成大量的微孔,使其表面呈蜂窝状结构,这些暴露于表面的孔穴对水体和空气中的化学物质具有一定的吸附性能,而对于内部的孔穴则因为次外层薄膜的屏蔽、阻挡而只有很小的吸附性能,为了提高其空隙率和比表面积,本实验采用硫酸活化的方法。
笔者通过改变焙烧时间、焙烧温度、煤系高岭土颗粒和硫酸浓度大小来找出煤系高岭土吸附处理生活污水的最佳条件,旨在拓宽煤系高岭土应用领域,为煤系高岭土吸附法处理生活污水提供理论依据。
1 实验部分
1.1 实验原料与仪器
1.1.1 实验原料
城市生活污水取自内江市沱江河生活污水排放口,原水水质如表 1 所示。
煤系高岭土取自四川省乐山市沙湾区俊江矿业有限公司。煤系高岭土的化学成分如表 2 所示。
1.1.2 主要实验仪器
722N 型可见紫外分光光度计,上海精密科学仪器有限公司;pHSJ-3F 型pH 计,上海精密科学仪器有限公司;HY-3 型多功能调速多用振荡器,金坛市亿通电子有限公司;SX2-5-12 型马弗炉,天津市科学器材设备厂;高速超细粉碎机,日本佑崎有限公司。
1.2 煤系高岭土活化工艺路线
煤系高岭土活化工艺路线如图 1 所示。
图 1 实验工艺流程
1.3 实验方法
正交实验设计采用L16(45)正交表进行实验〔2〕,考察焙烧温度(A)、焙烧时间(B)、颗粒大小(C) 、硫酸质量分数(D)对煤系高岭土吸附城市生活污水中有机物的吸附率的影响,COD 采用重铬酸钾法测定〔3〕。因素水平详见表 3。
2 结果与讨论
正交实验结果见表 4。表 4 中K 为各因素下相同水平的指标之和,S 为各因素方差,fj 为自由度, F 比为(Sj /fj )/(Se/fe),T 为所有实验结果指标的总和。
由表 4 综合分析可知,煤系高岭土焙烧活化最佳条件为:A3B2C4D4 ,即焙烧温度为700 ?,焙烧时间为30 min,颗粒大小为0.106 mm(150 目),硫酸质量分数为80%。在最佳条件下进行实验得煤系高岭土吸附城市生活污水中有机物的吸附率为 98.962%,要弱高于正交实验中实验9 号的98.0%。因此本实验的最优组合为A3B2C4D4。各因素对吸附率影响的主次顺序为:焙烧温度(A)、颗粒大小(C)、硫酸质量分数(D)、焙烧时间(B)。
2.1 焙烧温度对吸附率的影响
由表 4 可知,当焙烧温度在600~700 ?时,吸附率随焙烧温度的升高而不断增加,当焙烧温度为700 ?时,吸附率达到最大值,此后随着温度的升高吸附率反而下降。这是由于煤系高岭土经历到700? 高温焙烧过程中,煤系高岭土中的高岭石会发生一系列强烈的吸热和脱水反应〔4〕,从而生成了非晶质 SiO2 和具有活性的γ-Al2O3,煤系高岭土的表面和内在的空隙率大大提高,生成的γ-Al2O3 能与硫酸发生反应,生成具有吸附性能的胶状物质,使煤系高岭土的吸附性能极大提高。当温度高于750 ?时,吸附率反而下降,出
现这种情况主要是因为温度过高会使无定形SiO2 和γ-Al2O3 转变成结晶相石英及莫来石〔4〕,石英和莫来石不能与硫酸发生反应,使煤系高岭土的吸附能力极大丧失。
2.2 焙烧时间对吸附率的影响
由表 4 可知,当焙烧时间在15,30 min 时,随着焙烧时间的延长煤系高岭土对城市生活污水中有机物的吸附率不断增大,当焙烧时间超过30 min 时,吸附率随着焙烧时间的延长不断减小。这是由于当焙烧时间为15,30 min 时,随着焙烧时间的延长煤系高岭土中的高岭石能不断生成非晶质SiO2 和具有活性的γ-Al2O3;当焙烧时间超过30 min 时,随着焙烧时间的延长非晶质SiO2 和具有活性的γ-Al2O3 不断转变成结晶相石英及莫来石,从而使煤系高岭土吸附城市生活污水中有机物的吸附率不断降低。
2.3 颗粒大小对吸附率的影响
由表 4 可知当煤系高岭土的颗粒在0.25~0.18mm (60~80 目)时,吸附率急速增长,从0.18~0.106 mm (80,150 目)时,吸附率增长缓慢。这是由于煤系高岭土颗粒越细,比表面积就越大,反应就越充分。当煤系高岭土的颗粒在0.25~0.18mm(60,80 目)时,焙烧时就越容易生成非晶质SiO2 和具有活性的γ- Al2O3,因此也容易与硫酸反应生成硅酸铝凝胶使其吸附性能增强,同时煤系高岭土的表面积越大,也越容易吸附污水中的有机物,所以此时随着煤系高岭土颗粒的增大吸附率急速增长;当煤系高岭土的粒径为0.18~0.106 mm(80,150 目)时,焙烧时生成的非晶质SiO2 和具有活性的γ-Al2O3 越容易转变成结晶相石英及莫来石,使其吸附性能大大减弱,因此尽管煤系高岭土的比表面积不断增大,但其吸附率增加缓慢。
2.4 硫酸浓度对吸附率的影响
由表 4 可知,当硫酸浓度不断增大时,吸附率也不断增大。这是由于硫酸能溶解煤系高岭土中的γ- Al2O3、FeO 等碱性氧化物,生成硫酸铝等具有混凝作用的盐类; 另一方面酸浸煤系高岭土还可使其表面微孔内变得粗糙,比表面积增加,打开煤系高岭土封闭的孔道,增加孔隙率。浓度越高的硫酸,其酸性、氧化性、炭化性越强,因而经其处理后的煤系高岭土对城市生活污水中有机物的吸附率就越高〔5〕。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
3 结论
通过5 因素4 水平的正交实验,确定了焙烧条件对煤系高岭土吸附城市生活污水中有机物的影响顺序分别为焙烧温度(A)、颗粒大小(C)、硫酸质量分数(D)、焙烧时间(B)。
当焙烧温度为700 ?、焙烧时间为30 min、颗粒大小为0.106 mm(150 目)、硫酸质量分数为80%时,为最佳条件,在最佳条件下进行实验得煤系高岭土吸附城市生活污水中有机物的吸附率为98.962%。
范文五:生活污水中有机物的测定-苯酚测定研究
郑智文 生活污水中有机物的测定-苯酚测定研究
生活污水中有机物的测定-苯酚测定研究
郑智文
,莆田学院环境与生命科学系 指导教师:吴丹丹,
摘要:本文主要是利用4-氨基安替比林紫外分光光度法测定生活污水中的苯酚含量~并通过比较实验考查不同影响因
素对测量精确度的影响程度。探讨了温度、pH值、显色剂用量、金属离子、有机物等因素对测定苯酚的影响~实验结
果表明:用4-氨基安替比林紫外分光光度法测定生活污水中的苯酚含量时~锌离子、pH、显色剂用量、K[Fe(CN)]、36
苯胺会对测定结果产生较大影响~而温度~铜离子~甲醛对测定结果的影响较小。确立了紫外分光光度法测定苯酚的
适宜工艺条件为:应预先处理掉污水中干扰因素~pH为8~显色剂浓度为0.04g/L~ K[Fe(CN)]浓度为0.32mol/L~室36
温测定。
关键词:生活污水 苯酚 测定 影响因素
Abstract:Phenol content in sewage was determined by 4 - aminoantipyrine UV spectrophotometric , and by comparing the
different effects of experimental factors to examine the accuracy of measuring the extent of the impact. The influences of
temperature, pH, amount of reagent, metal ions, organic compounds and other factors impact on the determination of phenol,
the experimental results show that: with 4 - aminoantipyrine UV spectrophotometric determination of phenol in sewage content ,
the zinc ions, pH, reagent dosage, K [Fe (CN) ], p will have a greater impact on results, and the temperature, copper ions, the 36
results on the determination of formaldehyde was less affected. Therefore, to determine by UV spectrophotometric
determination of phenol in the best conditions are as follows: at room temperature, pH 8, reagent concentration of 0.04g / L, K 3
[Fe (CN) ] concentration of 0.32mol / L This determination of the best conditions. 6
Keywords: Sewage Phenol ascertain by measuring Influencing factors
引言
苯酚是高分子材料、合成染料、医药、农药等工业的原料之一,由于苯酚的广泛应用,不可避免地
[1]造成对环境的污染,它是一种剧毒物质,可以致癌,已经被列入有机污染物的黑名单。但在一些药
品、食品添加剂、消毒液等产品中均含有一定量的苯酚。如果其含量超标,就会产生很大的毒害作用。
由于苯酚的广泛应用,不可避免地造成对环境的污染,因此,它是常规检测的主要项目之一。苯酚
[2]具有较强的毒性和致癌作用,它的广泛分布严重地威胁着人类健康。长期饮用被苯酚污染的水会引起
头晕、贫血以及各种神经系统疾病。在污水有机毒物中酚的毒性较大, 挥发酚的毒性更大。酚的水溶液
[3]易被人体皮肤吸收, 酚蒸气由呼吸道吸入容易中毒。水中酚含量在0.3mg/L以上时, 会引起鱼的逃逸。
[4]含量在1mg/L以上时, 会使鱼类中毒死亡。饮用水的酚用氯消毒时会产生特殊气味, 引起不愉快感。因
此,准确检测水中微量苯酚的含量具有重要意义。
目前,文献报道大多为废水中苯酚含量的测定,苯酚常用测定方法有KBrO-KBr滴定分析法、4-3
[5]氨基安替比林分光光度法、电化学氧化法、气相色谱法、液相色谱法等。液相色谱法水样前处理繁
琐,但干扰减少,方法的灵敏度有所提高。气相色谱法受技术条件的限制,沸点太高的物质或热稳定
1
郑智文 生活污水中有机物的测定-苯酚测定研究
[6]性差的物质都难于应用气相色谱法进行分析。电化学氧化法处理有机物废水,在废水处理领域,毕竟
[7]还只是一种较新的方法,无论在实际应用的技术方面,还是基础理论的研究方面,都还比较薄弱。溴酸钾法具有方法简便,操作简单,所用仪器设备简单,反应迅速等优点,但是反应速度快,易受到
[7]温度影响,并且测定精度不高。4-氨基安替比林分光光度法检测灵敏度高,样品用量少,操作简便,分光光度法是近年来发展起来的一项新的分离技术,分析速度快,分离效能好,检测灵敏度高,操作简便,应用范围广等优点,特别适合于高沸点、大分子、强极性和热稳定性差的化合物的分离与分析[8]。
本课题拟选用紫外分光光度法来检测生活污水中的苯酚,4-氨基安替比林分光光度法是国家标准检测方法。本方法用于废水中苯酚含量的测定快速、灵敏,试验结果稳定、可靠,可以作为废水中苯酚含量的一种分析方法。本项目采用4-氨基安替比林分光光度法,为了减少干扰因素,提高检测灵敏度和分离效能,采用内标法和有选择性加入干扰性物质,以期探明干扰因素及相应影响程度,以便测前进行预处理消除干扰,同时对生活污水中苯酚含量进行测定研究,以便能精确测定苯酚的含量。 1实验部分
1.1试剂与仪器
1.1.1试剂
表1 试剂
药品 级别 厂家
苯酚 分析纯 天津市红岩化学试剂厂
NH.HO 分析纯 天津市红岩化学试剂厂 32
KHPO 分析纯 天津市化学试剂三厂 24
KHPO 分析纯 天津市化学试剂三厂 24
4-氨基安替比林溶液 分析纯 泉州市丰泽东海试剂有限公司
K[Fe(CN)] 分析纯 泉州市丰泽东海试剂有限公司 36
三氯甲烷 分析纯 上海申博化工有限公司
硫酸铜 分析纯 天津市红岩化学试剂厂
KI 分析纯 天津市化学试剂三厂
甲醛 分析纯 天津市化学试剂三厂
苯胺 分析纯 泉州市丰泽东海试剂有限公司
ZnCl 分析纯 泉州市丰泽东海试剂有限公司 2
四氯化碳 分析纯 上海申博化工有限公司
可溶性淀粉 分析纯 天津市红岩化学试剂厂
1.1.2仪器
电子天平(AUY120),南京第二电器仪表厂; PHS-3C精密pH计(上海仪雷磁器厂);722 型分光光度计,上海第三分析仪器厂;电热恒温水浴;比色管;100ml、250ml烧杯;250ml锥形瓶; 1000ml容量瓶;玻璃棒;1ml、5ml、10ml量筒;胶头滴管;吸耳球;铁架台;滴定管;移液管。 1.2实验原理
2
郑智文 生活污水中有机物的测定-苯酚测定研究
采用紫外分光光度法测定生活污水中的苯酚含量,苯酚与4-氨基安替比林和铁氰化钾发生缩合反应生成红色的显色产物 (见图1)。并通过对比实验考查不同影响因素对测量精确度的影响程度。
苯酚显色原理:
图1 显色反应
1.3实验步骤
1.3.1试剂的配制
苯酚标准储备溶液(1.000g/L):准确称取1.0000g苯酚,用新煮沸并冷却的蒸馏水溶解并定容至1000mL;苯酚标准工作溶液(10mg/L):移取10.00mL苯酚标准储备溶液,用新煮沸并冷却的蒸馏水定容至1000mL(临用前配制);NH?HO:取35mLNH?HO稀释至1000mL; KHPO-KHPO缓冲溶液:32322424溶解104.5gKHPO和72.3gKHPO于无酚水中,稀释至100mL;4-氨基安替比林溶液(每周新配制): 2424
[9]20g/L; K[Fe(CN)]溶液:80g/L;三氯甲烷。实验所用水均为无酚水,化学试剂为分析纯。 36
1.3.2苯酚的标定
按《水和废水监测分析方法》,挥发酚的标准贮备液浓度约lmg/ml (即称1.00g无色苯酚CHOH65溶于水,移入l000ml容量瓶中,稀释至标线)。标定时,吸取10.00ml酚标准贮备液于250ml碘量瓶中,加水稀释至l00ml,加10.0ml0.lmol/LKBrO-KBr溶液,立即加入5ml盐酸,盖好瓶塞,轻轻摇匀,3
于暗处放置l0min。加入lgKI,密塞,再轻轻摇匀,于暗处放置5min,用0.0125mol/L硫代硫酸钠标液滴定。溶液滴定至淡黄,加入lml淀粉溶液,继续滴定至兰色刚好褪去,记录用量V。同时以水代2
[10]替苯酚标准贮备液作空白试验,记录硫代硫酸钠用量V。而后由式(l)计算得其浓度: 1
,,(V-V)C15.6812苯酚 (l) mgml(/)=V
式中:V为取用苯酚贮备液体积(ml),即10.00ml。
C为硫代硫酸钠标液浓度,mol/L
1.3.3苯酚标准曲线
准确移取20.0mL作溶液于200mL烧杯中,加入10. 0mL0. 5mol/L的NH?HO,稀释至100mL,32用磷酸缓冲溶液调节pH为7. 9-8. 0。将调好pH值的溶液转入500mL的分液漏斗中,加入2.0mL4-氨基安替比林,混匀;再加入3.0ml K[Fe(CN)]溶液充分混匀后,放置10min。准确加入20.00mL三36
3
郑智文 生活污水中有机物的测定-苯酚测定研究
氯甲烷萃取液,闭塞、剧烈振摇2min,静至分层。将氯仿层放入1cm比色皿,以试剂空白为参比测
[11]定其吸光度。
按实验方法,以试剂空白为参比在不同的波长处测定溶液的吸光度。结果表明,苯酚与4-氨基安
[12]替比林形成黄色染料在460nm处有最大吸收。故实验选用波长为460nm。按照苯酚与4-氨基安替比林显色反应的最佳条件,测定一系列不同质量浓度苯酚的吸光度,并绘制标准曲线。 1.3.4干扰因素的影响
1.3.4.1pH值的影响
为了研究pH对苯酚吸光度的影响,选择了一组不同pH值的苯酚考察他们对苯酚吸光度的影响,实验用磷酸和氨水调节pH。本次实验选择苯酚的浓度为0.195 mg/L。PH值从4到11八组数据依次测定,对比空白,测定结果用标准曲线表现,考察PH值的影响。
1.3.4.2不同温度的影响
分别在不同温度下测定同一样品,分析温度对测定结果的影响。温度改变值从40?到65?,每隔5?测定一组,对比室温,测定结果用标准曲线表现,考察温度的影响。
1.3.4.3显色剂用量的影响
为了研究显色剂用量对苯酚吸光度的影响,选择了一组不同浓度4-氨基安替比林溶液的苯酚溶液考察他们对苯酚吸光度的影响,本次实验选择苯酚的浓度为0.195 mg/L。4-氨基安替比林溶液浓度从0.04g/L到0.24g/L每隔0.04g/L测定一次,共七组数据,测定结果用标准曲线表现,考察显色剂的影响。
1.3.4.4 K[Fe(CN)]用量的影响 36
为了研究K[Fe(CN)]用量对苯酚吸光度的影响,选择了一组不同浓度K[Fe(CN)]的苯酚溶液考3636察他们对苯酚吸光度的影响,本次实验选择苯酚的浓度为0.195 mg/L。K[Fe(CN)]浓度从0.08g/L到360.48g/L每隔0.08g/L测定一次共七组数据,对比空白,测定结果用标准曲线表现,考察K[Fe(CN)]36用量的影响。
1.3.4.5其它金属离子的影响
2+(1)Zn离子的影响
为了研究锌离子对苯酚吸光度的影响,选择了一组不同锌离子浓度的苯酚溶液考察他们对苯酚吸
-8-8,,光度的影响,本次实验选择苯酚的浓度为0.78mg/L,锌离子浓度从1.6410mol/L到9.8410mol/L
2+共七组,对比空白,测定结果用标准曲线表示,考察Zn离子浓度的影响。
2+(1)Cu离子的影响
为了研究铜离子对苯酚吸光度的影响,选择了一组不同铜离子浓度的苯酚溶液考察他们对苯酚吸光度的影响,本次实验选择苯酚的浓度为0.195mg/L。铜离子浓度从0.04 g/L到0.24 g/L共七组数据,
4
郑智文 生活污水中有机物的测定-苯酚测定研究
2+对比空白,测定结果用标准曲线表示,考察Cu离子浓度的影响。
1.3.4.6其它有机物的影响
(1)甲醛的影响
为了研究甲醛对苯酚吸光度的影响,选择了一组不同甲醛浓度的苯酚溶液考察他们对苯酚吸光度
-7-7的影响,本次实验选择苯酚的浓度为0.195mg/L。甲醛浓度从1.33(10mol/L)到7.98(10mol/L)共七组数据,对比空白,测定结果用标准曲线表示,考察甲醛浓度的影响。
(2)苯胺的影响
为了研究苯胺对苯酚吸光度的影响,选择了一组不同苯胺浓度的苯酚溶液考察他们对苯酚吸光度的影响,本次实验选择苯酚的浓度为0.195mg/L。苯胺浓度从0.0796 g/L到0.487 g/L共七组数据,对比空白,测定结果用标准曲线表示,考察苯胺浓度的影响。
1.3.5生活污水中苯酚的测定
1.3.5.1若干干扰物的预先处理
污水试样预先处理的好坏直接影响实验结果,水样中酚类化合物不稳定,易挥发,氧化和受微生物作用而损失,应在水样采集后立即加入保存剂并立即测定。氧化性物质、还原性物质、金属离子及芳香胺类对测定有干扰可采用蒸馏法除去大多数干扰物,但有些干扰物在蒸馏前就应预先除去。所以在考察干扰因素的影响后,应除去干扰物质的影响。
1.3.5.2样品测定
准确移取20.0mL除去干扰后的污水溶液于200mL烧杯中,加入10.0mL0.5mol/L的NH?HO,稀32释至100mL,用磷酸缓冲溶液调节pH为7.9-8.0。将调好pH值的溶液转入500mL的分液漏斗中,加入2.0mL4-氨基安替比林,混匀;再加入3.0ml K[Fe(CN)]溶液充分混匀后,放置10min。准确加入36
20.00mL三氯甲烷萃取液,闭塞、剧烈振摇2min,静至分层。将氯仿层放入1cm比色皿,以试剂空白为参比测定其吸光度。
实验测定两组生活污水芳名湖生活污水(样品1)和才子大酒店生活污水(样品2)。 2实验结果
2.1苯酚的标定
,,(V-V)C15.6812苯酚 (l) mgml(/)=V
式中:V为取用苯酚贮备液体积(ml),即10.00ml。
C为硫代硫酸钠标液浓度,mol/L
标定结果V=82.20ml、V=32.40ml 12
(82.20-32.40),,0.012515.68所以苯酚 =0.9768 mg/ml (/)=mgml10
5
郑智文 生活污水中有机物的测定-苯酚测定研究 即苯酚标准储备溶液浓度是0.9768mg/ml
2.2苯酚标准曲线
按实验方法,以试剂空白为参比在不同的波长处测定溶液的吸光度。结果表明,苯酚与4-氨基安替比林形成黄色染料在460nm处有最大吸收。故实验选用波长为460nm。按照苯酚与4-氨基安替比林显色反应的最佳条件,测定一系列不同质量浓度苯酚的吸光度绘制标准曲线(见图2)。
0.06
0.05
0.04
0.03A= 0.0453C + 0.0007
2吸光度AR = 0.99820.02
0.01
0
00.511.5
苯酚浓度/C(mg/L)
图2 苯酚标准曲线
由图2可见苯酚标准工作曲线回归方程为:A=0.0007+0.0453C A为吸光度;C为苯酚的浓度,单位为mg/L;相关系数R=0.9982
2.3干扰因素的影响
2.3.1不同pH值对测定结果的影响
本次实验选择苯酚的浓度为0.195 mg/L。通过改变苯酚溶液的pH值,测定一系列不同pH值下的苯酚的吸光度,吸光度对pH值作曲线如图3。
6
郑智文 生活污水中有机物的测定-苯酚测定研究
0.0095
0.009
0.0085
0.008吸光度
0.0075
0.007
35791113
ph
图3 pH值与吸光度的关系曲线
显色溶液pH值在7-9范围内,吸光度大且基本不变(图2),所以本文选择显色酸度为pH为8。
2.3.2不同温度的影响
本次实验选择苯酚的浓度为0.78 mg/L,分别在不同温度下测定同一样品,分析温度对测定结果的
影响,在室温下测得吸光度为0.101,而改变温度后测得一组吸光度如图4所示。
0.102
0.101
0.1
0.099
0.098
0.097吸光度0.096
0.095
0.094
0.093
203040506070
温度/(?)
图4 温度对吸光度的影响曲线
由图4可见,随温度升高,苯酚吸光度略有下降,但变化不大,由此可见,在一定温度范围内,
温度变化对苯酚吸光度的影响不可忽略,但为了便于测定,选择室温测定较适宜。
2.3.3显色剂用量的影响
为了研究显色剂用量对一定浓度苯酚的吸光度的影响,按1.3.4.3试验方法改变4-氨基安替比林
的用量进行测定。本次实验选择苯酚的浓度为0.78 mg/L,对一定浓度苯酚吸光度的影响见图5。
7
郑智文 生活污水中有机物的测定-苯酚测定研究
0.1071
0.105
0.1029
吸光度
0.1008
0.0987
00.050.10.150.20.250.3
加入显色剂浓度/(g/L)
图5 显色剂用量对吸光度的影响曲线 由图5可见,4-氨基安替比林溶液加入量为0.04g/L-0.24 g/L时,吸光度A较大且基本不变,本
文选择4-氨基安替比林溶液的浓度为0.05 g/L。
2.3.4 K[Fe(CN)]用量的影响 36
为了研究K[Fe(CN)]用量对苯酚吸光度的影响,选择了一组K[Fe(CN)]用量考察他们对苯酚吸3636
光度的影响,本次实验选择苯酚的浓度为0.195 mg/L,结果见图6。
0.079
0.069
0.059
0.049
0.039吸光度
0.029
0.019
0.009
00.10.20.30.40.50.6
K[Fe(CN)]浓度/(g/L)36
图5 K{Fe(CN)}用量对吸光度的影响 36
由图5可见铁氰化钾对苯酚吸光度有影响,即吸光度随着铁氰化钾浓度的升高而升高,至
0.32mol/L时达到最高,原因可能是K[Fe(CN)]用量过低时,络合不完全,用量过高则吸光度下降。36
因此,本文选用的铁氰化钾浓度为0.32mol/L。
8
郑智文 生活污水中有机物的测定-苯酚测定研究
2.3.5 其他金属离子的影响
2+2+为了研究金属离子对苯酚的吸光度的影响,实验选择Zn和Cu两种离子进行研究。 2+2.3.5.1 Zn离子的影响
2+按试验方法改变苯酚溶液中Zn离子浓度进而测定苯酚的吸光度结果见图7,本次实验选择苯酚
的浓度为0.78 mg/L。
0.089
0.079
0.069
0.059
0.049
吸光度0.039
0.029
0.019
0.009
024681012
-8锌离子浓度/(10mol/L)
2+图7 Zn离子浓度对吸光度的影响曲线
2+由图7可见苯酚的吸光度随着Zn离子浓度的升高而升高,原因可能是新形成的络合物与锌离子
2+反应,致吸光度升高,因此在用4-氨基安替比林分光光度法测定苯酚浓度时要排除Zn离子对吸光度
的影响。
2+2.3.5.2 Cu离子浓度影响
2+2+2+ 为了测定Cu离子浓度对苯酚吸光度的影响,实验选择CuSO为Cu离子源,通过改变Cu离4
子含量研究它对苯酚吸光度的影响,结果见图8。
0.106
0.105
0.104
0.103
吸光度0.102
0.101
0.1
00.050.10.150.20.250.3
铜离子浓度/(g/L)
9
郑智文 生活污水中有机物的测定-苯酚测定研究
图8 铜离子浓度对吸光度的影响曲线
2+由图8可见Cu离子对苯酚吸光度影响较小,因此在用4-氨基安替比林分光光度法测定苯酚浓度
时可不考虑铜离子的影响。
2.3.6其他有机物的影响
2.3.6.1甲醛的影响
为了研究甲醛含量对苯酚测定的影响,测定了不同甲醛含量下苯酚的吸光度结果见图9。
0.012
0.01
0.008
0.006
吸光度
0.004
0.002
0
0246810
甲醛浓度/(mol/L)
图9 甲醛对吸光度的影响曲线 由图9可见当甲醛浓度增加时,吸光度变化较小,因此在用4-氨基安替比林分光光度法测定苯酚
浓度时可不考虑甲醛的影响。
2.3.6.2苯胺的影响
为了研究苯胺含量对苯酚测定的影响,测定了不同苯胺含量下苯酚的吸光度结果见图10。
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03吸光度
0.02
0.01
0
00.20.40.6
苯胺浓度/(g/L)
10
郑智文 生活污水中有机物的测定-苯酚测定研究
图九 甲醛用量对吸光度的影响曲线
由图9可见苯酚的吸光度随着苯胺浓度的升高而升高,原因可能是苯胺会和K[Fe(CN)]反应形成36的络合物,导致吸光度升高,因此在用4-氨基安替比林分光光度法测定苯酚浓度时要排除苯胺对吸光度的影响。
2.4 生活污水样品的测定
2.4.1 若干干扰物的预先处理
(1)先除去氧化剂
在酸性中加入碘化钾,发现有碘游离出,说明了水样中有氧化剂。因此在水样中加入稍过量的硫
[14]酸亚铁或亚砷酸钠,即可除去氧化剂。
(2)去除硫化物
加磷酸调节pH约为4,仔细向水中吹入空气,或搅拌曝气,逐出硫化氢和二氧化硫后,于每升水
[15]样再加1g硫酸铜。
(3)去除油污及沥青类
加粒状氢氧化钠调节至PH=12-12.5,移入分液漏斗,加入四氯化碳,萃取油及沥青类物质,去掉
[16]四氯化碳层。将水层置水浴中除去残留的四氯化碳,加酸调节至PH=4,每升水样加lg硫酸铜。 (4)去除苯胺和锌离子
苯胺和锌离子可以采取蒸馏操作去除,具体方法如下:吸取经第一步处理的污水样250 ml于500 ml的圆底烧瓶中,加入2滴甲基橙溶液,加入磷酸溶液调节至橙红色,pH约为4。加入硫酸铜溶液5.0ml(取样时已加过硫酸铜,就不再加),加数粒玻璃珠。可用250 ml量筒或容量瓶作接受器,用调温电热套加热蒸馏。待馏出液达225 ml后,停止加热,液面静止后加入无酚水25 ml,继续蒸馏至馏出液为250 ml时为止。如果所测水样中含有挥发性酸,馏出液仍带酸性,此时宜先加5%的氯化铵5 ml,再用氨水调pH至9-10之间,即可得处理好的污水试样。
2.4.2 污水样品的测定
实验测定两组生活污水芳名湖生活污水(样品1)和才子大酒店生活污水(样品2),代入标准曲线计算污水苯酚浓度。
表2 生活污水苯酚含量
吸光度
水样品 浓度(mg/L) 实验1 实验2 实验3 平均值
样品1 0.002 0.002 0.002 0.002 0.0287
样品2 0.005 0.004 0.006 0.005 0.0949
样品1浓度为0.0287mg/L,样品2浓度为0.0949mg/L。按照地面水环境容许标准,苯酚最大量应
[17]小于0.1 mg/L。此次测定的两样品苯酚浓度均未超过水环境容许表准,说明芳名湖和才子大酒店生
11
郑智文 生活污水中有机物的测定-苯酚测定研究
[19]活污水中苯酚污染较小。
结束语
通过以上实验,结果表明:在用4-氨基安替比林分光光度法测定苯酚浓度时,锌离子、pH、显色剂用量、K,Fe(CN),、苯胺会对测定结果产生较大影响,而温度,铜离子,甲醛对测定结果的影响36
较小。因此,确定用紫外分光光度法测定苯酚的最佳条件为:在室温下,pH为8,显色剂浓度为0.04g/L, K,Fe(CN),浓度为0.32mol/L,并应该排除锌离子和苯胺的干扰,此条件下测定最佳。 36
[17]按照地面水环境容许标准,苯酚最大量应小于0.1 mg/L。当水中酚量达到1-2 mg/L时,鱼类
[18]就会出现中毒症状,超过4-15 mg/L时,会引起鱼类的大量死亡,甚至绝迹。此次测定的两样品苯
[19]酚浓度均未超过水环境容许表准,说明芳名湖和才子大酒店生活污水中苯酚污染较小。
[20]4-氨基安替比林分光光度法,是国家标准检测方法。使用紫外分光光度法测定苯酚制剂中苯酚的含量,快速简便,整个测定过程仅需5-10min,且精密度高,在测定过程中因考虑其他有机物等的影响。本方法用于废水中苯酚含量的测定快速、灵敏, 试验结果稳定、可靠,可以作为废水中苯酚含量的一种分析方法。
致谢
四年的大学时光就要过去,我们的校园生活就要划上句号,心中是无尽的难舍与眷恋。感谢父母,他们是我的精神支柱,也是我前进的动力。感谢我的室友和我大学里所有的朋友,给我大学留下了色彩鲜艳的回忆,你们是一生的财富。
最后要特别感谢杨磊老师和吴丹丹老师,本文是我在导师吴丹丹的悉心指导下,杨磊老师指导我完成实验的。两位老师精辟的学术思想,严谨的工作作风,对科学实事求是的态度,对教育事业的无私奉献精神,让我受益匪浅。
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[20] F-HZ-HJ-SZ-0028,水质挥发酚的测定蒸馏后4-氨基安替比林分光光度法〔S〕.
附 录
722型分光光度计的使用说明
1(调整
(1) 在接通电源前,应对仪器的安全性进行检查,电源线接线应牢固,接地线通地要良好,各个调节旋钮的起始位置应该正确,然后再接通电源。
(2) 将灵敏度旋钮调至“1”档(放大倍率最小)。调波长调节器至所需波长。 (3) 开启电源开关,指示灯亮,选择开关置于“T”,调节透光率[100%T]旋钮使数字显示[100.0]左右,预热20min . 根据溶液浓度大小,选择液层厚度合适的吸收池。
2(校正
(1)打开吸收池暗室盖(光门自动关闭),调节[0% T]旋钮,使数字显示为“00.0”,盖上吸收池盖,将参比溶液置于光路,使光电管受光,调节透光率[100% T] 旋钮,使数学显示为“100.0”。 (2)如果显示不到“100”,则可适当增加电流放大器灵敏度档数,但应尽可能使用低档数,这样仪器将有更高的稳定性。当改变灵敏度 后必须重新校正“0”和“100”。
(3)按(1)连续几次调整“00.0”和“100.0”后,如将选择开关置于“A”,调节吸光度调零旋钮,使数字显示为“.000”,即可进行下面吸光度A的测量;如将选择开关置于“C”,将标准溶液推入光路,调节浓度旋钮,使得数字显示值为已知标准溶液浓度数值,即可进行下面浓度c的测量。 3(测定
(1) 吸光度A的测量。将要测A的试样溶液推入光路,显示值即为待测样品的吸光度值A。 (2) 浓度c的测量。将要测c试样溶液推入光路,即可读出待测样品的浓度值c。 4(结束
测量完毕,关闭电源,将各调节旋钮恢复至初始位置。取出吸收池洗净,晾干,存于专用盒内。 注意事项:
(1) 使用前,使用者应该首先了解本仪器的结构和原理,以及各个旋钮之功能。 (2) 仪器接地要良好,否则显示数字不稳定。
13
郑智文 生活污水中有机物的测定-苯酚测定研究
(3) 如果大幅度改变测试波长时,在调整“00.0”和“100”后稍等片刻(因光能量变化急剧,光电管受光后响应缓慢,需一段光响应平衡时间),当稳定后,重新调整“00.0”和“100”即可工作。 (4) 仪器左侧下角有一只干燥剂筒,应保持其干燥,发现干燥剂变色应立即更新或烘干后再用。 (5) 当仪器停止工作时,关掉电源,电源开关需同时切断,并罩好仪器(
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