UV-氧化劑聯(lián)合高級(jí)氧化技術(shù)中DOM常見(jiàn)的幾種表征方法

唐怡

摘 要：近年來(lái)，隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的覺(jué)醒，水處理問(wèn)題尤為突出，隨著水質(zhì)回用標(biāo)準(zhǔn)和生態(tài)建設(shè)目標(biāo)的提高，傳統(tǒng)深度處理技術(shù)的局限性越明顯，大量新興技術(shù)涌現(xiàn)，以膜過(guò)濾、活性炭吸附、高級(jí)氧化為代表。本文將闡述幾種高級(jí)氧化技術(shù)中溶解性有機(jī)物（DOM）常見(jiàn)的幾種表征方法，分子量、UV254和三維熒光技術(shù)，介紹它們的原理及反映的DOM的部分性質(zhì)。

關(guān)鍵詞：UV254;分子量;三維熒光光譜

1 前言

溶解性有機(jī)物（DOM）是一種復(fù)雜混合物，主要含腐殖類(lèi)物質(zhì)和芳香族蛋白質(zhì)，它在地表水、地下水及污水中普遍存在，同時(shí)給再生水處理操作帶來(lái)了一些挑戰(zhàn)。二沉池出水中DOM含量較大，導(dǎo)致水質(zhì)達(dá)不到排放或回用標(biāo)準(zhǔn)。DOM組成成分復(fù)雜，目前無(wú)法將其組分逐一分離出來(lái)定量分析，只能通過(guò)一些參數(shù)進(jìn)行表征。UV254是衡量水中有機(jī)物指標(biāo)的一項(xiàng)常見(jiàn)的控制參數(shù)，廣泛應(yīng)用于水處理研究。近年來(lái)，高效液相色譜（HPLC）發(fā)展愈加成熟，因分析靈敏度高、定量精度高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于環(huán)境分析等領(lǐng)域。三維熒光光譜分析技術(shù)（3D-EEM）是基于DOM中含有大量帶有各種官能團(tuán)的芳香結(jié)構(gòu)和不飽和脂肪鏈，而且具有操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、需樣量少、樣品不需分離等優(yōu)點(diǎn)，成為DOM表征的重要方法之一。

2 表征方法一——UV254

在測(cè)定前將水樣通過(guò)濾膜，以去除非溶解性有機(jī)物。紫外-可見(jiàn)光譜（UV-vis）能夠通過(guò)特定波長(zhǎng)的吸光度來(lái)表征水的芳香性，也可表征分子結(jié)構(gòu)的發(fā)色集團(tuán)特征等。DOM多含有共軛雙鍵和苯環(huán)等結(jié)構(gòu)，它們?cè)谧贤鈪^(qū)有明顯的吸收或特征峰，尤其是在波長(zhǎng)為254nm處，含有苯環(huán)和雙鍵的量越大，則UV254的值越大。在高級(jí)氧化處理中，采用紫外線(xiàn)-氧化劑聯(lián)合來(lái)對(duì)UV254進(jìn)行去除，現(xiàn)有的氧化劑種類(lèi)大致分為三種：過(guò)氧化氫、氯和過(guò)硫酸鹽，相應(yīng)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(guò)紫外線(xiàn)來(lái)激活氧化劑，氧化劑變成自由基，以其強(qiáng)大的氧化能力，與DOM反應(yīng)氧化把苯環(huán)類(lèi)物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，使含雙鍵和苯環(huán)類(lèi)的有機(jī)物含量減少，表現(xiàn)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(nèi)，紫外線(xiàn)-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(jù)有機(jī)物的分子量大小對(duì)其進(jìn)行分離，用液相色譜儀測(cè)定分子量時(shí)，注入試樣后，試樣在流動(dòng)相的攜帶下，在色譜柱內(nèi)分離，色譜柱內(nèi)有填料，不同成分與其作用力不同導(dǎo)致流出時(shí)間上有差異，不同組分經(jīng)過(guò)檢測(cè)器時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)弱不等的信號(hào)值。保留時(shí)間用于定性，確定物質(zhì)種類(lèi)，通過(guò)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的分子量圖，可以對(duì)比分析所測(cè)物質(zhì)的分子量大小的大致分布，信號(hào)強(qiáng)弱用于定量，將分子量圖上的信號(hào)強(qiáng)弱的面積積分，所得值即UV254。另外，可通過(guò)改變流動(dòng)相、流速等條件來(lái)尋找合適的峰高、出峰時(shí)間以及程序運(yùn)行時(shí)間。

將完全未經(jīng)處理的二沉池出水，通過(guò)液相色譜儀，可以確定其初始的分子量大小分布，用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)將其劃分為幾個(gè)區(qū)域，研究表明，分子量很大（大于25000）的多糖類(lèi)、膠體或高分子蛋白質(zhì)對(duì)紫外的幾乎沒(méi)有響應(yīng)，而腐殖類(lèi)中分子有機(jī)物對(duì)紫外的相應(yīng)極強(qiáng)，對(duì)應(yīng)峰的高度也越高，剩余的小分子物質(zhì)對(duì)紫外的響應(yīng)也較小。通過(guò)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(zhì)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(fā)波長(zhǎng)、發(fā)射波長(zhǎng)、熒光強(qiáng)度三維坐標(biāo)所表征的矩陣光譜，也叫總發(fā)光光譜。表示方式有兩種，即三維投影圖和等高線(xiàn)熒光光譜圖。DOM中大多含有熒光基團(tuán)，在特定波長(zhǎng)的激發(fā)光照射下會(huì)產(chǎn)生特征波長(zhǎng)的發(fā)射光。當(dāng)樣品濃度較低時(shí)，熒光強(qiáng)度與發(fā)光物質(zhì)濃度成正比。不同熒光物質(zhì)在激發(fā)波長(zhǎng)的作用下，自發(fā)輻射躍遷，此躍遷隨機(jī)發(fā)生，躍遷從高能級(jí)向低能級(jí)，躍遷到的最終能級(jí)不一定，在躍遷的過(guò)程中，能量會(huì)有損失，從而導(dǎo)致其發(fā)射波長(zhǎng)不一。

在分析前，因?yàn)槲唇?jīng)任何處理的空白水樣也含有一定的熒光強(qiáng)度，應(yīng)將樣品的熒光強(qiáng)度減去空白水樣的熒光強(qiáng)度，以修正樣品的瑞利散射和拉曼散射所影響的熒光區(qū)域，為了消除圖譜中熒光峰的重疊和掩蔽現(xiàn)象，采用三維熒光光譜技術(shù)結(jié)合熒光區(qū)域積分方法來(lái)進(jìn)行定量分析溶解性有機(jī)物的變化規(guī)律。根據(jù)激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)的范圍來(lái)劃分區(qū)域，一般可將DOM分為酪氨酸類(lèi)芳香蛋白質(zhì)、色氨酸類(lèi)芳香蛋白質(zhì)、富里酸類(lèi)腐殖質(zhì)、溶解性微生物代謝產(chǎn)物和腐殖酸類(lèi)腐殖質(zhì)這五類(lèi)物質(zhì)對(duì)應(yīng)的五個(gè)區(qū)域，由于腐殖類(lèi)物質(zhì)為主要成分，其體現(xiàn)出來(lái)的峰值也最大，經(jīng)有效處理后，其峰值會(huì)明顯降低。

5 小結(jié)

上述總結(jié)的內(nèi)容為UV-氧化劑聯(lián)合高級(jí)氧化技術(shù)中DOM常見(jiàn)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(jié)構(gòu)、化學(xué)組成等特征，從而將其應(yīng)用到水處理實(shí)際中，因此表征方法顯的尤其重要。

參考文獻(xiàn)

[1]袁博，吳巍，郭夢(mèng)京，等.灞河溶解性有機(jī)質(zhì)三維熒光光譜特征及相對(duì)分子質(zhì)量分布研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，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(jī)物去除規(guī)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(jī)物的去除特征[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2016，36（08）：2371-2379.