煤气化废水中酚类化合物检测范文

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《现代化工杂志》2015年第九期

摘要:

鲁奇加压气化废水中含有大量酚类化合物，分析酚类物质种类和含量对处理这类废水有指导意义。通过将水样溶于丙酮，使用无水硫酸钠小柱除去丙酮溶液中水分的方法对水样进行处理，前处理方法简单方便。使用GC－MS定性分析水样中酚类，并建立了8种酚类目标物的定量分析方法。结果表明，在0.2～20mg/L的范围内线性良好，回收率在72%～105%之间，相对标准偏差(n=3)为1.4%～7.9%。该方法简单可靠，适用于测定煤气化废水中酚类物质的含量。

关键词:

废水;酚类化合物;GC－MS;分析方法

现代煤化工项目中煤的气化是重要的工艺，其中鲁奇加压气化是比较成熟的气化工艺。气化产生的洗气废水含有酚氨等高浓度难降解有机污染物，这类废水中的酚类化合物组成复杂，危害大，影响范围广。美国EPA的129项优先控制污染物中有11项是酚类化合物［1］，我国水中优先控制污染物黑名单中酚类化合物也有6项［2］。含酚废水的处理是国内外煤化工行业中的重大课题之一［3］，分析酚水组成和含量对酚回收和废水处理等工艺有参考和指导意义。目前酚类的常用测定方法有溴量法、分光光度法、气相色谱法［4－6］，但存在着前处理复杂，测定流程繁琐等问题。利用丙酮和水互溶的性质，将酚水样加入到丙酮溶剂中，混合均匀后通过自制的无水硫酸钠小柱除去水分，并使用丙酮洗脱，得到含目标物的丙酮溶液，直接进GC－MS分析。克服了传统的液液萃取方法萃取效率不高，操作时间长，消耗较多有机溶剂等缺点。前处理方法简单方便，可以对煤气化酚水中主要的8种酚类物质同时检测。

1实验部分

1.1仪器与试剂岛津GCMS－QP2010Ultra气质联用仪，色谱柱Rtx－5MS(30m，0.25mm，0.25μm)。丙酮(色谱纯);无水硫酸钠(分析纯，使用前650℃灼烧4h);酚类化合物:苯酚、2－甲基苯酚、3－甲基苯酚、2，4－二甲苯酚、2，3－二甲苯酚、3，4－二甲苯酚、4－乙基苯酚、邻苯二酚。

1.2GCMS分析参数GC参数:进样口温度为150℃，氦气作载气，流速为0.8mL/min，1∶5分流进样，柱温起始温度为60℃，保持1min，5℃/min升至150℃保持2min。MS参数:EI离子源，Scan模式下扫描范围m/z=35～250，溶剂延迟2.5min，扫描时间3～16min。SIM模式下质谱条件如表1所示。

1.3酚水样品前处理为了将样品中的酚类物质提取出来，采用直接将样品与丙酮混合，再除去混合溶液中水分的方法。实际样品为某煤制天然气公司酚氨回收装置入口酚水。由于样品含酚类浓度较高，应少量取样。取0.20mL样品，加入到5mL丙酮中，混合均匀。使用自制的无水硫酸钠小柱:在10mL注射器内部底层铺一层玻璃纤维滤膜，加入2g经处理过的无水硫酸钠，在上面再加一层玻璃纤维滤膜，用5mL丙酮冲洗小柱进行预清洗。将上述酚水混合溶液分次加入到小柱中，并用丙酮清洗小柱，定容至25mL，待检测。上述步骤的目的是将水样中的目标物转移至有机溶剂丙酮中，并除去水分，同时稀释了样品。

1.4样品定性分析煤气化产生酚水中的酚类物质种类较多、含量复杂，用质谱检测器对酚水样进行定性。在Scan扫描模式下得到总离子色谱图如图1所示。通过对含量较高的8个目标物进行质谱谱图对比，确定样品成分。8个主要目标物组成及其保留时间如表2所示。

1.5定量分析在定性分析的GCMS方法基础上建立SIM扫描方法，并配制8种酚类系列混合标准溶液，质量浓度别为0.2、1、5、10、20mg/L。以峰面积定量，得到标准曲线，如表2所示。

2结果与讨论

2.1前处理方法的优化为使方法简单可靠，对前处理方法进行了优化，参考实际样品质量浓度范围，配置了8种酚类物质的空白加标溶液，各种酚类化合物的质量浓度为200mg/L。对取样量和无水硫酸钠用量进行了优化，当所取水样量＞0.4mL时，所需要的无水硫酸钠较多，且峰形变宽严重，综合考虑取样量为0.2mL。分别使用1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5g无水硫酸钠对样品脱水，发现当无水硫酸钠＜1.5g时，无法将水分脱除完全，使部分酚类物质无法转移至丙酮溶剂中，且会有柱流失的现象，使用大于3.0g无水硫酸钠时回收率降低，所以使用2.0g无水硫酸钠。

2.2方法可靠性对空白水样采用标准加入法，添加质量浓度为25、100、200mg/L，所得回收率和相对标准偏差如表3所示(n=3)。各目标物的加标回收率和相对标准偏差均良好，说明此样品前处理分析方法可靠。

3结论

为了分析水样中酚类物质，将水样与丙酮溶剂互溶，使用无水硫酸钠小柱除去样品中水分，建立了丙酮提取水样中酚类物质，气相色谱质谱联用仪同时检测8类酚类物质的分析方法。该方法前处理方便快捷，可靠性好，适用于含酚废水中酚类物质的测定。

参考文献

［1］田芹，江林，王丽平．水体中挥发酚测定中的流动注射分光光度法研究进展［J］．岩矿测试，2010，(2):161－168．

［2］奚稼轩．固相萃取－高效液相色谱法测定饮用水中酚类化合物［J］．环境监测管理与技术，2004，(2):235－236．

［3］余振江．煤气化过程高浓度酚氨污水化工处理流程开发、模拟与工业实施［D］．广州:华南理工大学，2011．

［4］高超，王启山，夏海燕．水体中酚类化合物测定方法的研究现状［J］．天津化工，2010，(4):41－42．

［5］朱霞．水体中挥发酚类测定方法的比较［J］．青海环境，2008，(2):84－87．

［6］佟柏龄，李新纪，徐维并．衍生化预处理－气相色谱法测定水中酚类污染物［J］．岩矿测试，1994，(4):293－297．

作者：理雪源 韦丹青 单位：辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司