吹脫法處理DMF廢水的檢測影響因素研究

劉國，唐浩然，何天煜，謝志豪

(1.地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室，四川 成都 610059；2.國家環境保護水土協同控制與聯合修復重點實驗室，四川 成都 610059；3.成都理工大學 環境學院，四川 成都 610059)

N，N-二甲基甲酰胺(DMF)作為一種“萬能溶劑”常用于化工、醫藥、農藥、染料、合成革等行業[1-2]。DMF對人體具有較大的毒性[3]，因此準確檢測工業生產中DMF廢水含量是否達標極其重要。

吹脫法作為DMF廢水常用的處理方法，在高溫無機堿存在的條件下，DMF轉變成為二甲胺和甲酸鹽(C3H7NO+AOH→C2H7N+HCOOA)，由于該反應為可逆反應且二甲胺具有較低的沸點，通常采用吹氣的方法將其帶離反應體系以此促使反應平衡移動，從而提高處理效果[4-5]。

常用的檢測DMF含量的方法有分光光度法、高效液相色譜法(HPLC)[6-8]，均存在檢測困難的情況，因此對其影響檢測因素進行研究[9]。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

氫氧化鈉、鹽酸、三氯化鐵、二甲基甲酰胺均為分析純；鹽酸羥胺，標準品；乙腈，色譜純。

島津UVmin-1240紫外可見光光度計；Essentia LC-15C島津高效液相色譜儀。

1.2 溶液配制

氫氧化鈉配制為3.5 mol/L溶液；鹽酸羥胺配制為2 mol/L溶液；堿性羥胺溶液：把2 mol/L鹽酸羥胺溶液與3.5 mol/L氫氧化鈉溶液等體積混合，使用前配制；鹽酸配制為0.1 mol/L；三氯化鐵溶液以20 g三氯化鐵溶于100 mL 0.1 mol/L鹽酸中制得；標準溶液用二甲基甲酰胺配制為100 mg/L。

1.3 液相色譜條件

色譜柱為島津VP-ODS(5 μm，4.6 mm×250 mm)，流動相為純水∶乙腈=95∶5，流速為1.0 mL/min，柱溫40 ℃，紫外檢測器波長為229 nm，進樣量為10 μL。

2 結果與討論

2.1 氫氧化鈉對絡合物穩定性的影響

針對使用分光光度法檢測DMF廢水含量過程中發生絡合物不穩定造成檢測數值不準的情況。考慮到處理DMF廢水的過程中，加入了氫氧化鈉，具有較強的堿性。氫氧化鈉可能會對絡合物的穩定性有影響。

分別對2，3，4，5，6，7 mL的標準溶液與0.8，1.0，1.5 mL的廢水樣品進行處理制備絡合物。對比標準樣品和廢水試樣的pH值，結果見表1。

表1 標準樣品與廢水樣品pH值對比

由表1可知，廢水試樣經過鹽酸羥胺的處理，絡合物在該條件下均表現出較強的酸性，氫氧化鈉對絡合物體系的pH值基本沒有影響。

2.2 二甲胺對吸光度的影響

吹脫法處理DMF廢水的過程中，利用分光光度法出現測出的吸光度數值不穩定的情況，隨著處理廢水時間的增加，廢水樣品數據穩定性提高。分析反應生成的甲酸鈉與二甲胺可能會對吸光度數值產生影響。在上述標準樣品中分別加入0，12，76，128，320 μg，2.27 mg，15.31 mg的二甲胺，結果見表2。

表2 5 mL DMF標準溶液添加少量二甲胺的吸光度

由表2可知，加入少量二甲胺條件下測出的吸光度數值并無明顯變化。采用液相色譜對DMF廢水中成分進行了分析。發現在反應初期，二甲胺含量非常高，加入低濃度的二甲胺并不能真實的反映廢水樣品在實際處理中的情況。

分別在上述標準樣品中加入0，24，36，42，71，107，142，178 mg的二甲胺，重復檢測。二甲胺添加量為178 mg時，產生紅色沉淀，二甲胺添加量為0～142 mg范圍內以二甲胺添加量(x，mg)為橫坐標，吸光度值為縱坐標(y)繪制標準曲線，結果見圖1。

圖1 5 mL DMF標準溶液添加較多二甲胺的吸光度

由圖1可知，0～142 mg二甲胺添加量范圍內，吸光度與二甲胺添加量呈現線性關系，其線性方程為y=-0.000 7x+0.311 2，相關系數(r)為0.970 0。結果表明，在二甲胺添加量較多的情況下，隨著二甲胺添加量逐步增大，吸光度數值隨著二甲胺添加量的增大而減小，二甲胺添加量達到一定程度后，產生紅色沉淀。

2.3 甲酸鈉對吸光度的影響

在上述DMF標準溶液條件下，分別在樣品中添加不同量甲酸鈉，結果見表3。

表3 5 mL DMF標準溶液添加甲酸鈉的吸光度

由表3可知，不同甲酸鈉添加量條件下，吸光度數值并未出現較大的變化，反應過程中產生的甲酸鈉對進行DMF廢水檢測吸光度并不會導致檢測出的吸光度出現數據不穩定的情況。

2.4 精密度和回收率

在反應體系中除去二甲胺的影響優化后，進行回收率和精密度實驗，不同的添加水平(1，10，20 mg/kg)平行檢測6次，結果見表4。

表4 回收率與精密度

由表4可知，樣品的加標回收率為94.7%～97.9%之間，相對標準差(RSD)為3.79%～7.70%，在除去二甲胺影響后，檢測結果準確可靠。

3 結論

吹脫法處理DMF廢水過程中產生大量的二甲胺，二甲胺會導致DMF與三氯化鐵生成絡合物不穩定的情況。二甲胺去除率受到堿液濃度、溫度、氣液體積比、噴淋強度、吹脫時間因素的影響。利用分光光度法對處理過程中DMF進行檢測時，需充分考慮到二甲胺含量的影響。若不能及時將處理廢水過程中產生的二甲胺去除，無法得到準確的測量結果。