UV-氧化劑聯合高級氧化技術中DOM常見的幾種表征方法

唐怡

摘 要：近年來，隨著人們環境保護意識的覺醒，水處理問題尤為突出，隨著水質回用標準和生態建設目標的提高，傳統深度處理技術的局限性越明顯，大量新興技術涌現，以膜過濾、活性炭吸附、高級氧化為代表。本文將闡述幾種高級氧化技術中溶解性有機物（DOM）常見的幾種表征方法，分子量、UV254和三維熒光技術，介紹它們的原理及反映的DOM的部分性質。

關鍵詞：UV254;分子量;三維熒光光譜

1 前言

溶解性有機物（DOM）是一種復雜混合物，主要含腐殖類物質和芳香族蛋白質，它在地表水、地下水及污水中普遍存在，同時給再生水處理操作帶來了一些挑戰。二沉池出水中DOM含量較大，導致水質達不到排放或回用標準。DOM組成成分復雜，目前無法將其組分逐一分離出來定量分析，只能通過一些參數進行表征。UV254是衡量水中有機物指標的一項常見的控制參數，廣泛應用于水處理研究。近年來，高效液相色譜（HPLC）發展愈加成熟，因分析靈敏度高、定量精度高等特點，廣泛應用于環境分析等領域。三維熒光光譜分析技術（3D-EEM）是基于DOM中含有大量帶有各種官能團的芳香結構和不飽和脂肪鏈，而且具有操作簡單、靈敏度高、需樣量少、樣品不需分離等優點，成為DOM表征的重要方法之一。

2 表征方法一——UV254

在測定前將水樣通過濾膜，以去除非溶解性有機物。紫外-可見光譜（UV-vis）能夠通過特定波長的吸光度來表征水的芳香性，也可表征分子結構的發色集團特征等。DOM多含有共軛雙鍵和苯環等結構，它們在紫外區有明顯的吸收或特征峰，尤其是在波長為254nm處，含有苯環和雙鍵的量越大，則UV254的值越大。在高級氧化處理中，采用紫外線-氧化劑聯合來對UV254進行去除，現有的氧化劑種類大致分為三種：過氧化氫、氯和過硫酸鹽，相應自由基是羥基自由基（·OH）、氯自由基（Cl-·）和硫酸根自由基（SO-4·）。

通過紫外線來激活氧化劑，氧化劑變成自由基，以其強大的氧化能力，與DOM反應氧化把苯環類物質降解為小分子物質，使含雙鍵和苯環類的有機物含量減少，表現為UV254值的減小。二沉池出水PH值大多在6-9，研究證明，在這一范圍內，紫外線-氧化劑的處理效果雖PH的增大而減弱。

3 表征方法二——分子量

高效液相色譜能較好地根據有機物的分子量大小對其進行分離，用液相色譜儀測定分子量時，注入試樣后，試樣在流動相的攜帶下，在色譜柱內分離，色譜柱內有填料，不同成分與其作用力不同導致流出時間上有差異，不同組分經過檢測器時產生強弱不等的信號值。保留時間用于定性，確定物質種類，通過測定標準物質的分子量圖，可以對比分析所測物質的分子量大小的大致分布，信號強弱用于定量，將分子量圖上的信號強弱的面積積分，所得值即UV254。另外，可通過改變流動相、流速等條件來尋找合適的峰高、出峰時間以及程序運行時間。

將完全未經處理的二沉池出水，通過液相色譜儀，可以確定其初始的分子量大小分布，用標準物質將其劃分為幾個區域，研究表明，分子量很大（大于25000）的多糖類、膠體或高分子蛋白質對紫外的幾乎沒有響應，而腐殖類中分子有機物對紫外的相應極強，對應峰的高度也越高，剩余的小分子物質對紫外的響應也較小。通過一些別的影響因素的不同處理，可以得到這些分子量不同的物質的含量變化。

4 表征方法三——三維熒光光譜

三維熒光光譜是由激發波長、發射波長、熒光強度三維坐標所表征的矩陣光譜，也叫總發光光譜。表示方式有兩種，即三維投影圖和等高線熒光光譜圖。DOM中大多含有熒光基團，在特定波長的激發光照射下會產生特征波長的發射光。當樣品濃度較低時，熒光強度與發光物質濃度成正比。不同熒光物質在激發波長的作用下，自發輻射躍遷，此躍遷隨機發生，躍遷從高能級向低能級，躍遷到的最終能級不一定，在躍遷的過程中，能量會有損失，從而導致其發射波長不一。

在分析前，因為未經任何處理的空白水樣也含有一定的熒光強度，應將樣品的熒光強度減去空白水樣的熒光強度，以修正樣品的瑞利散射和拉曼散射所影響的熒光區域，為了消除圖譜中熒光峰的重疊和掩蔽現象，采用三維熒光光譜技術結合熒光區域積分方法來進行定量分析溶解性有機物的變化規律。根據激發波長和發射波長的范圍來劃分區域，一般可將DOM分為酪氨酸類芳香蛋白質、色氨酸類芳香蛋白質、富里酸類腐殖質、溶解性微生物代謝產物和腐殖酸類腐殖質這五類物質對應的五個區域，由于腐殖類物質為主要成分，其體現出來的峰值也最大，經有效處理后，其峰值會明顯降低。

5 小結

上述總結的內容為UV-氧化劑聯合高級氧化技術中DOM常見的幾種表征方法，借助這些表征手段幫助人們深入了解DOM的結構、化學組成等特征，從而將其應用到水處理實際中，因此表征方法顯的尤其重要。

參考文獻

[1]袁博，吳巍，郭夢京，等.灞河溶解性有機質三維熒光光譜特征及相對分子質量分布研究[J].安全與環境學報，2020，20（02）：719-728.

[2]別楚君，姚迎迎，董秉直.基于高效液相凝膠色譜與三維熒光光譜研究飲用水中溶解性有機物去除規律[J].給水排水，2017，53（02）：27-33.

[3]李海波，孫晨，劉曉玲，等.三維熒光光譜解析城市污水有機物的去除特征[J].中國環境科學，2016，36（08）：2371-2379.