廢水監(jiān)測(cè)預(yù)處理技術(shù)簡(jiǎn)析

黃欣琪 盧卓恒

(佛山市三水區(qū)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站 廣東省佛山 528100)

環(huán)境監(jiān)測(cè)中的廢水組成一般比較復(fù)雜,很多待測(cè)組分含量較低,并且水樣中共存組分之間存在較大干擾,對(duì)測(cè)定結(jié)果影響較大,所以需要進(jìn)行預(yù)處理。但預(yù)處理包含哪些環(huán)節(jié),文獻(xiàn)之間存有分歧。文獻(xiàn)[1]認(rèn)為預(yù)處理包括水樣的過(guò)濾和消解兩個(gè)環(huán)節(jié);文獻(xiàn)[2]則將水樣過(guò)濾歸為水樣運(yùn)輸、保存中的一個(gè)環(huán)節(jié),而把水樣的消解、富集、分離看作預(yù)處理,本文采用后一種方法。

通過(guò)預(yù)處理可以使待測(cè)組分適合測(cè)定方法要求的形態(tài)、濃度以及將干擾組分消除。但選擇合適的預(yù)處理技術(shù)并非簡(jiǎn)單的事情,與分析人員的理論水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都有很大的關(guān)系,如預(yù)處理方法選擇不當(dāng),則會(huì)影響測(cè)定結(jié)果,如經(jīng)過(guò)物理化學(xué)凈化處理過(guò)的工業(yè)廢水,就必須進(jìn)行細(xì)致分析和謹(jǐn)慎決定[3]。

1 常見的預(yù)處理方法

1.1 水樣的消解

消解是指采用具有氧化能力的酸或含有氧化性酸的混合酸處理水樣的過(guò)程。通過(guò)消解,可以破壞有機(jī)物,溶解懸浮性固體,并將待測(cè)元素各種價(jià)態(tài)氧化成單一的高價(jià)態(tài)或轉(zhuǎn)化為易于分離的無(wú)機(jī)化合物。一般要求消解后的水樣清澈、透明、無(wú)沉淀。消解方法包含以下內(nèi)容。

(1)濕式消解。即采用酸、混合酸或堿液消解水及沉積物等。常用的酸、混合酸有硝酸、硝酸-鹽酸、硝酸-硫酸、硝酸-高氯酸、硫酸-磷酸等,一般需要加熱,但使用含高氯酸的混合酸時(shí)應(yīng)特別注意:高氯酸直接與有機(jī)物反應(yīng)可能發(fā)生爆炸,因此應(yīng)先采用硝酸處理后再加入高氯酸,并且含高氯酸水樣不得蒸干。堿液消解法主要用于酸性條件下易揮發(fā)的水樣,一般采用氫氧化鈉-過(guò)氧化氫、氨水-過(guò)氧化氫、氫氧化鈉-高錳酸鉀等。

(2)干式消解。干式消解又稱為干法灰化或高溫分解,主要用于處理廢水沉積物、底泥等底質(zhì)。干式消解包括低溫灰化(150～200℃)、普通灰化(450～550℃)、高壓釜密封灰化等。干式消解易造成揮發(fā)元素(砷、汞、鎘、硒、錫等)損失,故不適宜干式消解這類樣品。

(3)微波消解。由于傳統(tǒng)濕式和干式消解都存在消解時(shí)間長(zhǎng)、酸堿污染大、揮發(fā)性元素易損失等缺點(diǎn),因而微波消解近些年獲得廣泛的應(yīng)用。微波消解是利用2450±50MHz的微波磁場(chǎng)處理含極化分子的樣品,通常水、酸等含有的極化分子在微波磁場(chǎng)中其電偶極隨微波頻率快速變換,分子間相互摩擦作用會(huì)產(chǎn)生高熱。微波消解的時(shí)間比濕式、干式消解快得多,可以將消解時(shí)間由幾小時(shí)縮短為十幾分鐘到幾十分鐘,而且污染程度很低,空白值也比較小。消解試劑一般為硝酸、雙氧水、鹽酸、氫氟酸、高氯酸等;為了效果更理想,一般采用混合試劑,如王水、硝酸-雙氧水等。同樣,使用高氯酸要有防爆措施,一般應(yīng)與硝酸組合使用,并且容器不得密閉。微波消解既可用于水樣,也可用于沉積物的消解。

1.2 水樣的富集與分離

當(dāng)待測(cè)組分含量比分析方法的檢出限還要低時(shí),就要采用富集或濃縮的方法;而分離或掩蔽用來(lái)處理共存干擾組分。富集與分離經(jīng)常同時(shí)進(jìn)行,所以這兩部分內(nèi)容放在一起介紹。

1.2.1 頂空、氣提和蒸餾

頂空就是將水樣置于密閉容器中,容器上部保留一定空間,再將容器放到恒溫水浴中一段時(shí)間,氣液兩相達(dá)到平衡,揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)或無(wú)機(jī)物(VICs)富集在氣相中,從而實(shí)現(xiàn)與水樣分離的目的。氣提就是將惰性氣體(氮?dú)饣驓鍤?通入水樣中,將水樣中的VOCs或VICs吹入儀器中進(jìn)行分析,或?qū)胛找焊患鬁y(cè)定。蒸餾是利用各待測(cè)組分沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離的方法。蒸餾又分為常壓蒸餾、減壓蒸餾、水蒸氣蒸餾、分餾等。

1.2.2 萃取、離子交換和共沉淀

萃取是利用待測(cè)組分在其他溶劑或固相中溶解度或作用力不同進(jìn)行分離或富集的方法。常用萃取方法包括溶劑萃取、固相萃取(SPE)和超臨界萃取(SFE)等方法。溶劑萃取可用于痕量金屬元素、有機(jī)物的分離與富集;SPE不使用溶劑,比溶劑萃取安全、污染小、時(shí)間短;SFE是蒸餾和溶劑萃取的結(jié)合,主要用于萃取烴類及非極性脂溶化合物,例如醚、酯、酮等。離子交換就是利用離子交換劑與水樣中的離子發(fā)生交換反應(yīng)進(jìn)行分離的方法。共沉淀是利用沉淀作為載體將水樣中共存的一些待測(cè)痕量組分一起沉淀出來(lái),實(shí)現(xiàn)分離、富集的目的。共沉淀主要用于富集廢水中的痕量元素。

2 預(yù)處理技術(shù)的一些特殊應(yīng)用

2.1 測(cè)定氯離子含量較高水樣CODCr 的預(yù)處理

測(cè)定廢水COD時(shí)Cr,氯離子是主要干擾源。當(dāng)水CO樣DCr低而氯離子高時(shí),可在稀釋后采用0.025mol/L K2Cr2O7氧化,并加入足量硫酸汞(硫酸汞:氯離子=15:1)來(lái)消除氯離子影響;也可以采用硝酸銀溶液消除氯離子影響,即20ml水樣,加入10ml K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液,滴加100g/L硝酸銀溶液至出現(xiàn)磚紅色沉淀,若硝酸銀溶液用量超過(guò)5ml,需重新稀釋后再采用標(biāo)準(zhǔn)回流法。

2.2 紅外光度法測(cè)定工業(yè)廢水中石油含量的預(yù)處理

測(cè)定工業(yè)廢水中的石油含量時(shí),應(yīng)將油膜一起采集,否則偏差很大。并將采樣點(diǎn)設(shè)在水躍區(qū)渠段,再根據(jù)石油含量的判斷,選擇適當(dāng)?shù)娜芋w積。工業(yè)廢水雜質(zhì)較多,采用四氯化碳萃取石油時(shí),四氯化碳容易成泥狀難以分層,而且四氯化碳中水含量較高,這樣即使加入大量無(wú)水硫酸鈉,也不容易將四氯化碳收集全。針對(duì)這種情況,應(yīng)先過(guò)濾,再用四氯化碳清洗采樣瓶和濾紙,然后再進(jìn)行萃取。

2.3 硫化物水樣的預(yù)處理

利用亞甲基藍(lán)法測(cè)定硫化物時(shí),常采用沉淀分離法、過(guò)濾-酸化-吹氣法、酸化-吹氣法等進(jìn)行預(yù)處理,后兩種吹氣法操作較繁,吹氣速度很難把握,而且吹氣速度的大小對(duì)測(cè)定結(jié)果有較大影響。在這種情況下,可采用氫化物裝置,利用生成的氫帶出硫化氫,效果較好。

取適量乙酸鋅固定的水樣,過(guò)濾后將濾紙及沉淀物移至氫化物裝置中,玻棒搗碎后加水至50ml,吸收管中加入乙酸鋅乙酸鈉溶液10ml,在氫化物裝置中加入4g鋅粒,然后迅速加入10ml濃度8mol/L的鹽酸,并立即連接好導(dǎo)氣裝置,室溫反應(yīng)45min,再用亞甲基藍(lán)法測(cè)定吸收液。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,廢水監(jiān)測(cè)預(yù)處理技術(shù)對(duì)測(cè)定結(jié)果影響較大,因此必須充分重視預(yù)處理環(huán)節(jié),在監(jiān)測(cè)工作中應(yīng)勤于思考,勇于實(shí)踐,只要善于分析和總結(jié),就能夠正確掌握和熟練應(yīng)用各種預(yù)處理技術(shù)。

[1]李青山,李怡庭.水環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)用手冊(cè)[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2003:88-126.

[2]馮啟言,肖昕,李紅藝.環(huán)境監(jiān)測(cè)[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2007:73-79.

[3]黃桂榮,葉曉新,袁衛(wèi)忠.談?wù)剰U水監(jiān)測(cè)中的預(yù)處理技術(shù)[J].環(huán)境研究與監(jiān)測(cè),2005,18(1):48-49.