水中的揮發(fā)性有機物分析前處理技術分析

張迅

（梧州市環(huán)境保護監(jiān)測站 廣西梧州 543002）

水中的揮發(fā)性有機物分析前處理技術分析

張迅

（梧州市環(huán)境保護監(jiān)測站 廣西梧州 543002）

環(huán)境水體中存在著揮發(fā)性有機物VOCs，其不僅容易揮發(fā)，而且實際含量較少。因此，要對其進行定量分析非常困難。盡管隨著技術水平的不斷提高，可以采用高靈敏度的檢測分析儀器對其進行分析，但是從實際的應用情況來看，我國市場中現(xiàn)有的檢測分析儀器無法準確、科學對水環(huán)境中的相關揮發(fā)性有機物進行直接檢測分析，特別是對其樣品進行研究更為復雜。因此，在這種背景下，本文通過對我國現(xiàn)階段水環(huán)境揮發(fā)性有機物分析中常見的幾種前處理技術進行論述，總結和歸納了各自的應用優(yōu)、缺點，并對這幾種技術的相關發(fā)展前景進行了展望。

水環(huán)境；揮發(fā)性有機物；前處理技術；分析

前言

一般而言，我國的水環(huán)境污染樣品基體復雜，污染物的種類較多，但是其實際的含量卻不足。因此，針對這一情況，經常要采用前處理技術對水環(huán)境中的揮發(fā)性有機物進行處理分析。經過對國、內外相關技術的進展研究發(fā)現(xiàn)，在測定水環(huán)境中微量或者恒量有機污染物的實際含量時，主要采用有機物前處理技術對水體中的目標揮發(fā)性有機化合物進行富集濃縮，通過過濾技術以及溶液萃取和共沉淀技術、蒸餾技術、吹氣技術、冰凍技術、色譜技術、吸附技術、膜萃取技術、固相萃取技術以及半透膜被動采樣技術進行處理分析。因此，本文主要結合我國實際情況，針對幾種常見的處理分析技術展開探討。

1 液液萃取法在水中揮發(fā)性有機物前處理中的應用

Liquid-liquid Extraction簡稱LLE，又叫液液萃取技術，這是一種常規(guī)的水環(huán)境揮發(fā)性有機物前處理技術。主要利用揮發(fā)性有機溶液，從水樣中萃取需要檢測的揮發(fā)性有機物，然后分別經過濃縮技術處理以及定容處理和分析處理，從而得到相關的數(shù)據(jù)分析結果。這一技術的應用范圍十分廣泛，經過實踐發(fā)現(xiàn)，其在不同的pH環(huán)境下可萃取水體中的大部分揮發(fā)性有機物。為了提高萃取的作業(yè)效率，需要在水體中加入一定量的無機鹽物質或者對水樣中的pH值進行科學調整。盡管這一技術應用范圍十分廣泛，但是其在作業(yè)過程中需要投入大量的勞動成本，而且需要耗費一定的有機溶液，因此容易導致二次環(huán)境污染。具體的技術操作流程如圖1所示。

圖1 液液萃取法在水中揮發(fā)性有機物前處理中的應用圖

2 樹脂吸附技術在水中揮發(fā)性有機物前處理中的應用

這一技術的主要應用原理是通過采用大孔網狀樹脂的大比表面積，將揮發(fā)性有機分子中的疏水基團進行有效吸附，即通過樹脂的表面對水體中富集的揮發(fā)性有機分子進行吸附。因此，這一技術的使用范圍更加廣泛，主要應用于低濃度、大體積的揮發(fā)性有機污染物處理。但是，這一技術同樣具有一定的缺點，比如其在實際應用過程中的技術操作流程非常復雜，而且需要大量的有機溶液。因此，這一技術主要在國外一些發(fā)達國家應用較多。

3 固相萃取技術在水中揮發(fā)性有機物前處理中的應用

這一技術主要在20世紀80年代出現(xiàn)，其應用與發(fā)展同樣離不開我國傳統(tǒng)的液液萃取這一處理技術。其主要的應用原理是，采用固體吸附劑將被檢測樣本中的目標揮發(fā)性有機化合物進行有效吸附，再經過洗脫液進行洗脫技術處理或者經過加熱解析，最終將水體中大量富集的目標揮發(fā)性化合物進行有效分離。這一技術與其它處理技術相比，不僅富集倍數(shù)較大，而且萃取過程不需要采用大量有機溶液。除此之外，技術處理過程更加簡便和高效。通常而言，這一處理技術主要適用于污水以及清潔水體中難揮發(fā)或者半揮發(fā)性的水體污染物處理。但是，這一技術處理方式同樣存在一定的不足之處，比如在實際處理過程中萃取管道的管徑較窄，而且實際過柱流量較慢，在溶液萃取過程中空白值較高，極容易出現(xiàn)管道堵塞情況。

4 液膜萃取技術在水中揮發(fā)性有機物前處理中的應用

這一處理技術主要融合了傳統(tǒng)的液液萃取以及膜分離技術，因此在操作過程中，既具有透析過程無干擾的優(yōu)點，又具有溶液萃取富集與分離的效果。這一技術處理工藝與傳統(tǒng)的固相萃取技術和液液萃取技術相比，需要的有機溶液較少，而且技術操作過程更加科學與規(guī)范，同時采用這種技術方式進行處理，效果更好，操作過程更加簡便。這一技術操作方式可與液相色譜技術、原子吸收技術、氣象色譜技術等聯(lián)合使用，因此具有非常巨大的發(fā)展?jié)摿?。但是，這一技術處理方式的主要應用缺點是，液膜的使用周期和穩(wěn)定性會受到揮發(fā)性有機溶液的影響。因此，這一技術在實際應用過程中可供選擇的揮發(fā)性有機溶液不足，而且對于一些極性化合物的分離效率不高。除此之外，有機溶液的液膜會對液膜萃取過程中的萃取效果產生巨大影響。因此，這一技術還需要進一步優(yōu)化與完善。如圖2所示為液膜萃取法在水中揮發(fā)性有機物前處理中的實際應用流程。

圖2 液膜萃取法在水中揮發(fā)性有機物前處理中的應用圖

5 半透膜被動采樣技術在水中揮發(fā)性有機物前處理中的應用

Sem ipermeable Membrane Devices技術簡稱SPMDs，其又叫半透膜被動采樣技術。這種處理技術的主要作用是富集非極性有機物污染物，這一技術是在20世紀80年代出現(xiàn)的。其在具體實施過程中主要通過內封中性類脂、外部為半滲透膜，從而利用這一技術裝置能夠對水體中的水生生物富集揮發(fā)性有機污染物的整個過程進行模擬。因此，不僅具有很好的經濟效益，而且可以對其進行長期監(jiān)測，有效克服了傳統(tǒng)采樣技術方式瞬時記錄準確性不高的缺點。但是這一技術處理工藝的主要不足是無法對測量值進行統(tǒng)一、精確測量，而且需要在應用過程中加入大量的透析溶液。

6 頂空法在水中揮發(fā)性有機物前處理中的應用

Headspace技術方式又稱頂空法，主要應用于一般的恒量揮發(fā)性有機化合物前處理過程，因此從其實際應用情況來看，不僅可以避免外界環(huán)境干擾，而且操作過程簡單，同時可與氣相色譜技術進行聯(lián)合使用。但最突出的應用優(yōu)點是不需要采用有機溶液。這一技術方式的應用操作過程較為嚴格，因此技術處理的準確性與靈敏度和重現(xiàn)性與頂空技術處理裝置的相關運行條件存在很大關聯(lián)。由于這一技術在應用過程中具有諸多不足之處，因此在發(fā)展過程中逐漸產生了一種新的技術方式——吹掃-捕集法。如裝置圖3為頂空法在水中揮發(fā)性有機物前處理中的應用。

圖3 頂空法在水中揮發(fā)性有機物前處理中的應用圖

7 吹掃-捕集法在水中揮發(fā)性有機物前處理中的應用

這一技術是在20世紀70年代出現(xiàn)，隨著科學技術不斷發(fā)展，這一技術目前主要應用于水中揮發(fā)性與半揮發(fā)性有機物前處理過程，與傳統(tǒng)的頂空處理技術有所區(qū)別。這一技術的主要應用過程并非是對處于平衡狀態(tài)的頂空樣品進行分析，而是通過將揮發(fā)性成分中的流動氣體樣品清掃出來，再使用捕集裝置進行吸附處理。因此，這一技術方式的主要優(yōu)點是無需在處理過程中加入有機溶液，從而大大提升了富集的倍數(shù)，取樣檢測量較少，在實際應用過程中可以實現(xiàn)自動化樣品采集，與我國傳統(tǒng)的靜態(tài)頂空處理技術相比，吹掃-捕集法裝置靈敏度較高，而且具有很好的重現(xiàn)性，此外吹掃-捕集時間較短。

8 結束語

縱觀我國科學技術的發(fā)展歷程，水環(huán)境中有機污染物的分析前處理技術已經有三十多年的發(fā)展歷史，經過不斷的應用與推廣，這項技術已經取得了重要的技術突破。但是，其與國外許多發(fā)達國家相比，技術方面仍然存在較大的應用差距。本文在結合我國實際發(fā)展情況的背景下，對常見的幾種揮發(fā)性有機物前處理技術進行了分析與論述，最終發(fā)現(xiàn)我國的水環(huán)境揮發(fā)性有機物前處理技術已經在朝著高效、快捷以及無溶劑、自動化與小型化方向發(fā)展，因此具有廣闊的應用與發(fā)展前景。

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X832

A

1004-7344（2016）18-0330-02

2016-5-11

張 迅（1979-），男，中級工程師，本科，主要從事環(huán)境監(jiān)測工作。