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  • 發布時間:2020-03-18 22:25 原文鏈接: 有效的脫鹽術介紹

    測定水中可吸附的有機鹵化物的標準方法會受到多種因素的影響。本文介紹了一種結合固相富集技術的全自動樣品制備方法,尤其適用于對高鹽份樣品的分析。

    參數AOX(可吸附的有機鹵化物)是近30年來德國有關水、廢水和淤泥的標準方法中的一項重要參數指標。1985年,德國工業標準DIN 38409-H14及DIN EN 1485予以通過,標準描述了在活性炭上吸附的水、廢水和淤泥中的有機態結合鹵素的測定方法。該方法適用的范圍是有機結合態的鹵素的質量濃度不小于10μg/L。

    AOX的測定極限

    作為一種常規分析方法,AOX的測定受到許多因素的影響,可能導致結果偏高或者偏低。若活體細胞未按照“標準規范的要求”進行處理的話,就可能由于其自身含有氯素而導致測定結果偏高。有機溴和碘化合物進行燃燒處理時可能產生較高的氧化態,而這些價態記錄不完全,會導致測定AOX的結果偏低。

    有機結合態的鹵素在活性炭表面的吸附也會受到不同因素的影響,其中之一就是樣品受到較高有機載體的影響。當DOC含量超過10mg/L時,干擾就很嚴重了。所有有機化合物(包括有機鹵素化合物作為有機總污染的部分)都會在活性炭的表面爭奪自由的位置。當采用吸附柱法進行富集時,應用兩個小吸附管,直接比較單個含量吸附的完全性。而在有機負載的情況下,AOX的主要成分不能在第一根小柱上被吸附。這一現象稱之為“穿透”。而第二根小柱上則有許多主要組成更多地被富集(如圖3所示)。為減少這種效應,應將樣品稀釋。

    在傳統方法中,影響AOX的另一關鍵因素是存在高濃度的無機氯化物(大于1 g/L,如NaCl),高含量的鹽分會導致測量數據嚴重分散以及檢出結果偏高。這一效應雖然也可通過稀釋樣品而減弱,但若樣品不再進一步稀釋,不能讓無機氯濃度降至1 g/L閾值時, AOX含量仍然還能可靠地加以測定的話,那么DIN 38409-H14等常規方法就會遇到瓶頸。為此,研究人員建立了DIN 38409-H22方法,描述了在含有高鹽分水中可吸附的有機結合態的鹵素化合物通過固相富集的分析。該方法(Solid Phase Extraction)的固相萃取法(縮寫為SPE-AOX)于2004年被列為國際標準 DIN EN ISO 9562。

    高鹽分水可能因使用含氯化合物而受到污染。如在制備環氧樹脂時會釋放出大量的NaCl,地方廢水也具有高含量的無機氯化物。因此,SPE-AOX方法對城市水處理設備意義重大。對于上述樣品而言,采用SPE方法進行富集是有意義的。選用的SPE吸附劑能夠將無機氯化物與有機鹵素化合物分離開。

    含氯化物的AOX樣品

    固相萃取法是可靠的樣品前處理方法,其應用范圍也日益增大。SPE小柱采用多種吸附劑,具有多種尺寸規格,可滿足不同的應用需要。SPE-AOX方法體現的是有機態氯、溴和碘化合物的總和,既能吸附于苯乙烯-二乙烯苯共聚物樹脂上,也能在一定的條件下吸附于活性炭表面。固相富集是于活性炭吸附之前進行的獨立過程,傳統AOX分析儀均適用于進行SPE-AOX測定。

    SPE-AOX測定方法的應用范圍延展到所有可溶性的有機結合鹵素的含量大于10 μg/L的水樣,但所含無機氯化物的濃度不得超過100 g/L,且DOC含量應在1000 mg/L以下。含有顆粒物的樣品必須于吸附前用0.45 μm膜濾器過濾。不溶性無機和有機鹵化物以及在固相材料上吸附的鹵化物則無法測出。上述方法所得的結果,可能與按規范DIN EN ISO 9562操作的AOX測定結果有偏差,因此不具可比性。

    SPE-AOX富集法

    為了處理分析樣品,分析溶質和包裝材料的其他基體成分在SPE小柱被保留下來,而作為主要干擾成分的無機氯化物則不予保留,直接流出小柱,再將留在柱上干擾性的基體成分以中等強度的溶劑沖洗、除去,最后將分析溶質淋洗出來。

    若采用手工操作完成上述SPE富集的各個步驟,則要耗費很多時間,且易出差錯。對SPE小柱必須事先采用甲醇進行條件化處理。過濾分析樣品時必須以3 ml/min的流速提供固相。在100 ml樣品體積和50 ml沖洗液容積的情況下,每一樣品所耗費的時間達55 min之久。現在用甲醇將AOX從SPE柱中淋洗出來,溶質以水稀釋。在所有吸附和洗脫步驟中均需注意,不得讓高聚物填充的小柱中的液體流干。淋洗之后,將稀釋的洗脫液與活性炭上進行常規吸附。

    耶拿公司開發了全自動的樣品預處理系統APU 28(如圖1所示),既能滿足復雜的SPE方法,又能滿足傳統AOX富集要求,操作簡單、快速,擯棄了使用甲醇并直接與之接觸的繁瑣工作。

    全自動的前處理

    APU 28 SPE能夠連續進行快速、系列化的分析,可容納多達12個SPE-AOX和28個AOX樣品,無需任何手工操作。將經過預處理的分析溶液轉入到樣品容器中,并將硝酸鹽溶液和甲醇貯備液瓶沖滿。集成的操作部件可為每個樣品快速而簡單地給定重要的參數。從對SPE小柱的條件化開始,直至在活性炭上的吸附,所有操作均由儀器系統地完成。攪拌功能可保證含有顆粒物的AOX樣品及甲醇/水的混合液在富集后保持均勻,避免小柱流干的情況,且無需手動更換樣品容器。從測定結果可看出,通過全自動樣品處理方式排除了手工富集而引起的誤差,表1為根據結果判斷的干擾因素。

    標準的AOX方法

    為了按照標準測定AOX,將多半為水溶液并以濃硝酸調節到pH 2 的樣品通過活性炭的表面進行吸附,再將帶吸附物的活性炭以稀硝酸淋洗液洗滌。為考察吸附的完全性,推薦采用柱法進行富集。為此將兩根充填有活性炭的玻璃小柱直接串聯于分析樣品之后。若吸附完全,則第二根柱子中只有很少部分第一根柱子中的內容可檢出(見圖2)。將帶吸附物的活性炭柱子置于適當的爐子中進行燃燒,有機氯化合物于不低于950℃的溫度下和氧氣流中進行礦物質化,采用微庫倫滴定法以銀鹽檢測生成的鹵化氫。


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