乙二醇生產廢水中特征污染物含量的測定

戴本慧，席宏波，周岳溪，楊衛華，邢 飛，李文錦

（1. 河北工程大學 城市建設學院，河北 邯鄲 056038；2. 中國環境科學研究院 水污染控制技術研究中心，北京 100012）

乙二醇是一種重要的基礎有機化工原料，廣泛用于生產防凍劑、聚酯樹脂、醇酸樹脂、潤滑劑等［1-4］。乙二醇生產過程中產生大量含有乙二醇、二乙二醇和三乙二醇等污染物的廢水。乙二醇可致心、肝、腎臟損傷，還有致畸作用［5-8］；二乙二醇會對肝、腎造成損害，可致死［9-10］；長期接觸三乙二醇可使皮膚浸軟。

實時跟蹤監測乙二醇生產廢水中上述3種醇類，既可考察廢水處理工藝去除效果，也能控制排放到環境中的乙二醇、二乙二醇、三乙二醇含量。目前，未見水體中乙二醇、二乙二醇、三乙二醇的標準分析方法，相關的文獻僅對水中乙二醇、二乙二醇、三乙二醇中一種或兩種物質的含量進行了測定：楊箴立等［11］采用氣相色譜（氫火焰檢測器、不銹鋼填充柱）測定廢水中乙二醇含量；姚丹姝等［12］采用蒸發、濃縮法除去水分后，使用氣相色譜進行分析，但氣相色譜條件不夠詳細；保志娟等［13］采用返滴定法測定水溶液中二乙二醇的含量。

本工作采用氣相色譜（氫火焰檢測器）法，通過優化氣相色譜條件，建立一種同時檢測乙二醇生產廢水中主要污染物乙二醇、二乙二醇、三乙二醇含量的新方法。

1 實驗部分

1.1 試劑、材料和儀器

乙二醇、二乙二醇、三乙二醇：分析純；丙酮：色譜純。

實際廢水取自某石化公司乙二醇生產車間排水口， SS為50 mg/L， pH為6.6。

Agilent 7890A型氣相色譜儀：FID檢測器，美國安捷倫科技有限公司；Mili-Q型超純水儀：法國密理博公司；XS105 Dual Range型分析天平：瑞士梅特勒公司；JK200DB型數控超聲波清洗儀器：中國合肥金妮克機械制造有限公司；0.45 μm針頭式過濾器：中國上海安普科學儀器有限公司。

1.2 色譜條件

采用HP-FFAP型毛細管色譜柱，尺寸為30 m×250 μm×0.25 μm；載氣為高純氦氣；進樣量為1.0 μL；檢測器溫度240 ℃；升溫程序：一定的初始柱溫，保持2 min，以45 ℃/min的速率升溫至185 ℃，保持1 min，再以50 ℃/min的速率升溫至230 ℃，保持3 min。

1.3 標準溶液的配制

精確稱取乙二醇、二乙二醇、三乙二醇各100 mg，加入到100 mL容量瓶中，用丙酮定容，配制成質量濃度為1 000 mg /L的標準混合溶液。

1.4 水樣的預處理

水樣經0.45 μm醋酸纖維濾膜過濾后取2.0 mL，置于10 mL容量瓶中，用丙酮定容，搖勻。

2 結果與討論

2.1 色譜條件的選擇

2.1.1 進樣口溫度

進樣口溫度主要由試樣的沸點范圍決定，首先要保證待測試樣能全部汽化，其次要考慮色譜柱的使用溫度上限。當進樣口溫度足夠高時，可使試樣瞬間氣化，但進樣口溫度過高則有可能導致試樣分解［14］。進樣口溫度對各物質色譜峰面積和峰高的影響見圖1。由圖1可見，進樣口溫度對峰高和峰面積的影響均較小。所以為了使試樣瞬間氣化、并保證毛細管柱的使用壽命及減小對儀器的損害，實驗選擇進樣口溫度為230 ℃。

圖1 進樣口溫度對峰面積和峰高的影響

2.1.2 初始柱溫

初始柱溫直接影響分離效能，初始柱溫的選擇應接近試樣中最輕組分的沸點［15］。初始柱溫對各物質色譜峰面積和峰高的影響見圖2。

圖2 初始柱溫對峰面積和峰高的影響

由圖2可見：當初始柱溫為50 ℃時，乙二醇與三乙二醇的峰面積最大，且乙二醇與二乙二醇的峰高最高。同時考慮峰面積與峰高兩個因素，實驗選擇初始柱溫為50 ℃。

2.1.3 載氣流量

載氣流量是決定色譜分離效果的重要因素之一，流量大則色譜峰窄，但沸點相近的物質峰不易分開；流量小則峰變寬，峰高減小、檢出限升高。本實驗在各組分完全分離的前提下，對載氣流量進行優化，載氣流量對各物質色譜峰寬和峰高的影響見圖3。由圖3可見，當載氣流量為1.0 mL/min時各物質色譜峰最窄、峰高最高。實驗選擇載氣流量為1.0 mL/min。

圖3 載氣流量對峰寬和峰高的影響

2.1.4 分流比

小口徑毛細管柱多采用分流進樣。內徑在0.32 mm以下的毛細管柱柱容量很小，當待測組分濃度較高時容易出現色譜柱過載現象，不利于定量分析。分流可使大部分試樣排空，只有一小部分進入色譜柱。分流比也是影響分流歧視的因素之一，分流比越大，越有可能造成分流歧視，因此，在試樣濃度和柱容量允許的條件下，應盡可能的減小分流比。分流比對各物質色譜峰面積（a）和峰高（b）的影響見圖4。由圖4可見，分流比為1∶1時，峰面積最大、峰高最高。實驗選擇分流比為1∶1。

2.1.5 小結

通過實驗得出最優色譜條件為：進樣口溫度230 ℃，初始柱溫50 ℃，載氣流量1.0 mL/min，分流比1∶1。在該條件下，乙二醇生產廢水氣相色譜譜圖見圖5。

圖4 分流比對峰面積（a）和峰高（b）的影響

圖5 乙二醇生產廢水氣相色譜譜圖

由圖5可見，在最優實驗條件下乙二醇、二乙二醇、三乙二醇的分離效果好，保留時間分別為6.434，7.696，9.433 min。可在10 min內完成乙二醇生產廢水中主要污染組分的分析。

2.2 工作曲線的繪制及檢出限和精密度

在最優色譜條件下，以各組分質量濃度（ρ）為橫坐標、色譜峰面積（S）為縱坐標進行線性擬合，得到工作曲線。用標準溶液分別配制7個各組分質量濃度均為2.0 mg/L（測定檢出限）和20.0 mg/L（測定精密度）的平行水樣，根據測得結果計算各組分質量濃度的檢出限［16］和相對標準偏差。方法的線性范圍、相關系數、檢出限及精密度見表1。由表1可見，在所配制的工作曲線濃度范圍內，各組分的峰面積與其所對應的濃度具有良好的線性關系，檢出限與精密度皆滿足乙二醇生產廢水的檢測需要。

2.3 實際水樣分析和方法的回收率

取適量的乙二醇生產廢水，經0.45 μm醋酸纖維濾膜過濾后進行測定，水樣質量濃度及加標回收率實驗結果見表2。

表1 方法的線性范圍、相關系數、檢出限及精密度

表2 水樣質量濃度及加標回收率實驗結果

由表2可見：乙二醇、二乙二醇、三乙二醇質量濃度分別為87.0，6.5，2.3 mg/L；該方法的平均回收率為97.72%～103.52%。

3 結論

a）建立了使用氣相色譜（氫火焰檢測器）測定乙二醇生產廢水中的乙二醇、二乙二醇、三乙二醇的分析方法。通過實驗得出最優色譜條件為：進樣口溫度230 ℃，初始柱溫50 ℃，載氣流量1.0 mL/min，分流比1∶1。

b）該方法中乙二醇、二乙二醇、三乙二醇的相對標準偏差分別為0.8%，2.0%，1.7%，最低檢出限分別為0.63，0.21，0.25 mg/L，回收率為97.72%～103.52%。該方法預處理簡單，適合乙二醇生產廢水中乙二醇、二乙二醇、三乙二醇含量的快速測定。

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