煤化工廢水中多環芳烴含量的測定研究

石 磊

(陜西興化集團有限責任公司，陜西 興平 713100)

1 15種多環芳烴

由于煤炭的主成分是芳香族化合物，所以在煤化工廢水中存在著很多的多環芳徑類的化學物質。絕大部分煤化工廢水，通過簡易的混凝流程以后仍然殘余著許多環芳徑類物質。其中，關鍵要做好調節和檢驗的15種多環芳徑包含萘(NAP)、苊烯(ANY)、苊(ANa)、苯并(ghi)北(BPE)、芴(FLU)、菲(PHE)、芘(PYR)、蒽(ANT)、熒蒽(FLT)、苯并(b)熒蒽(BbF)、苯并(k)熒蒽(BKF)、苯并(a)芘(BaP)、茚并(1,2,3-cd)芘(IPY)、苯并(a)蒽(BaA)、二苯并(a，h)蒽(DBA)。

2 實驗方法

2.1 水樣的采集

水質采樣是取自本公司甲胺設備的廢水，所出的煤化工廢水已通過了酚氨提取和生物化學處置。在水質采樣收集時，采用棕色光口玻璃采樣瓶。在采樣的環節中，做好試樣充分裝滿，確保沒有存留汽泡，同時為了更好地對水里殘余的氯做好處置，在每升水質采樣中添加 80 mg 的硫代硫鈉酸。在做好試樣采樣以后，將其在 4 ℃ 以內的遮光室內環境下冷藏儲存。為了最大限度地減少水質采樣檢驗結果的偏差，獲得的水質采樣要在采樣后的7 d以內完成提取，提取以后的試樣仍然要在 4 ℃ 以內的遮光室內環境下冷藏儲存，在之后的7 d以內完成解析和處置。

2.2 準備溶液及儀器的配置

1) 做好干燥柱制作。采用內徑為 10 mm，長度至少是 250 mm 的玻璃柱。特別注意，配對的玻璃活塞不能用潤滑油擦抹，應在玻璃柱的下邊添加少許的玻璃纖維濾紙，之后再添加 10 g 的無水硫酸鈉。

2) 對十氟聯苯規范存儲液及規范應用液開展制作。稱量十氟聯苯標準品 0.025 g，置放在 25 mL 的容量瓶中，接著用色譜純的乙腈溶劑分解之后稀釋到精確刻度，隨后將己經配置好的十氟聯苯規范儲藏液置放到 4 ℃ 以內的條件中進行冷藏存儲。配置的規范存儲液的質量濃度為 1000 μg/L。取出 1 mL 十氟聯苯規范存儲液置放于 25 mL 的容量瓶中，接著用色譜純乙腈溶劑進行定容。將己經配置好的十氟聯苯規范應用液置放在 4 ℃ 以內的條件中進行冷藏存儲，配置的規范應用液的質量濃度為 40 μg/L。

2.3 水樣的前處理

對水樣中的漂浮淤泥等固體雜質進行去除，需要對水樣進行二次的處理，前處理的流程通常是水樣通過濾紙及0.45 μm的玻璃纖維濾膜濾出之后，應用固相萃取的方式來進行后面的處理。

2.4 多環芳烴測試方法的確定

2.4.1 色譜柱選擇

首先，對五種色譜柱進行挑選，分別是SymmetryShieldTMRP柱(2.1 μm×4.6×150 mm)、SymmetryShieldTMRP柱(3.5 μm×4.6×150 mm)、XSELECTTMCSHTMC18柱(2.5 μm×4.5×75 mm)、VenusilMPC18柱(5 μm×4.5×250 mm)。色譜柱挑選表明，采用 10 μL 10 mg/kg 的多環芳烴規范液開展樣檢的情況下，對于不同色譜柱所獲得的的樣品檢驗結果而言，采用SymmetryShieldTMRP柱(3.5 μm×4.6 mm×150 mm)獲得的結果比較好。

2.4.2 流動相選擇

仍然應用 10 μL 質量分數為 10 mg/kg 的多環芳烴規范液來開展檢驗。由于應用反相色譜多環芳烴類的物質大部分是弱極性的，并且應用的是反相色譜，因此確定選擇乙腈和水來做為流動相。

2.5 標準曲線的建立

將足量的多環芳烴規范液和十佛聯苯規范應用液置放在乙腈溶劑中，接著制作眾多濃度值的標液。把所制作的每個濃度梯度的溶劑置放在棕色小瓶當中，并置放在 4 ℃ 以內的陰暗處儲存。制作的規范多環芳烴溶液質量濃度分別是0.1、0.5、1.0、5.0、10.0和 20 μg/L。在測樣的流程中，分別采用每個濃度梯度的多環芳烴標液 10 μL，并添加到高效液相色譜儀當中，最后獲得多環芳烴色譜圖。接著以峰面積作為縱坐標，多環芳烴濃度值作為橫坐標，來制作對校準曲線，保證校準曲線相關系數超過0.990。最后獲得多環芳烴回歸方程、線性范圍及其相關系數，如表1所示。

表1 多環芳烴回歸方程及相關系數

2.6 精確度與準確度的檢驗

采用 1000 mL 的一級純水依照水質采樣前所應用的解決方式來進行濃縮。玻璃儀器要用乙腈和二氯甲烷做好潤洗。在獲得濃縮試樣之后，采用 10 μL 做好檢樣的空白對照。

對質量分數分別為 5 mg/kg 和 0.05 mg/kg 的多環芳烴標準試樣做好配備，接著采用 10 μL 進行數次進樣解析，對其可重復性和再現性進行檢驗并確保做到相對性比較好的水平。除此以外，也做好加標回收研究并對其做好準確度檢驗。在固相萃取層面，研究應用的加標量是 1.0 μg。數據顯示出，各組分均值加標回收率和平均回收量都滿足檢驗的解析要求，如表2所示。

表2 回收率、準確率和檢出限

經過加標回收研究的方式來對準確度進行檢驗。在固相萃取的流程中，應用的加標量是 1.0 μg。數據顯示,各組分的均值回收率和平均加標回收率都能夠滿足檢測分析。

3 結果與討論

3.1 煤化工廢水生化出水中多環芳烴的組成及含量

煤化工廢水生化出水中多環芳烴的檢測結果如表3所示。

表3 廢水中多環芳烴含量

從組成光譜上看，不同環數的多環芳烴的含量存有比較大差別:二環約36.4%，三環約22.3%，四環約30.2%，五環約9.45%，六環約3.21%。盡管先行調節的多環芳烴總數量小于相關排放標準，但一部分多環芳烴單體的含量超出相關排放標準，尤其是強致癌物苯并芘,遠超相關排放標準。因此，需進一步的解決，以減少超出相關排放標準的多環芳烴單體的含量。

3.2 煤化工廢水吸附處理后多環芳烴的組成及含量

為了更好地減少水環境中多環芳烴的的含量，尤其是超出相關排放標準的單體的含量。我們要對水質采樣做好專業解決。采用多種多樣的吸收劑做好深層解決生化水質采樣。吸附解決后的水質采樣經過過濾、萃取、濃縮獲得測試溶液。仍做 10 μL 注射實驗。通過實驗結果看到(表4)，這類吸收劑對水中多環芳烴的除去有相應的實際效果。尤其是對高環數的多環芳烴的除去效果更加顯著。經過NDA-150樹脂、H-103樹脂、活性炭、活性半焦吸附解決后，PAHs總數量由 4.635 μg/L 降到0.892、2.206、1.442和 1.910 μg/L。廢水中多環芳烴的總體去除率分別達到80.7%、52.4%、68.9%和58.8%。其中，NDA-150樹脂對廢水中多環芳烴的整體去除率最高。能夠得出，對于這幾種吸收劑，NDA-150樹脂對水質采樣中多環芳烴的除去實際效果最佳。

表4 不同吸附劑對廢水中多環芳烴的去除效果對比