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刍议饮用水中VOC的在线监测

点击次数:1152 发布时间:2016-04-01

0 引言

VOC 是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的缩写,VOC即挥发性有机化合物,对人体的健康造成巨大影响。当VOC达到一定的浓度或比例时,短时间内会感到不适(如:头痛、恶心、呕吐、乏力等),严重时还会导致抽搐、昏迷,并伤害到人体的重要器官(如:肝脏、肾脏、大脑和神经系统),终会导致记忆力减退、残疾、癌症等严重后果。

1 有机污染物的来源以及对人体的伤害

1.1 饮用水有机污染物的来源 饮用水有机污染物主要通过工业、农业、生活污水、废水等排放、大气污染、等主要途径产生。根据不同类型,有机化合物可以分成三大类:一是自然水源中天然存在的有机物;二是人为污染进入水体后人工合成产生的有机物;三是饮用水在净化消毒过程中形成的消毒副产物造成的有机物。

1.2 饮用水中有机物对人体的危害 水体中人工合成的有机物主要来自环境大气的污染,江河湖泊周围的化工厂、生物医药厂、重金属工厂的污染物排放进入水体。据报道:在世界各种水体中已检出有机化合物2221种,饮用水中已被检出765种,其中117种被怀疑是致癌物。虽然饮用水源中的有机物能够有效被检测出,但是常规的水处理工艺不能有效去除有机物,因此经过处理后的日常饮用水中仍然含有大量的有机物。清华大学研究小组对饮用水的水质进行调研时发现:有毒有害有机物出现的频率较高,如(苯、乙苯、氯苯、有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃、塑料、人造纤维、合成橡胶)、染料等、六氯环己烷类等)。饮用水中的有机物确实存在,应引起人们广泛关注。其水质的好坏与发生肿瘤、癌症的有着十分密切的关系。会直接或者间接的对人体造成伤害,改变细胞的DNA结构,产生癌变、畸变的后果。

2 饮用水中有机物的检测和分析

2.1 饮用水中有机物预处理方法

2.1.1 气提法 气提法就是准备好水样,水样中具有挥发性的有机物会被吹入到吸附剂的采集管中,对采集管进行加热,反吹解吸,将解吸出的有机物通过气相色谱仪进行检测。这种方法主要适用于沸点在200摄氏度以下,并能够被惰性气体吹出的有机物质,比如:芳烃、烯烃、卤代烃、有机氯农药和氯酚类化合物等等。

2.1.2 溶剂萃取法 溶剂萃取法的检测方法是在被检测的溶液里面加入不与水相溶的有机溶液,通过振荡等作用,使得测试组进行有机相,而剩下的不溶于有机溶剂的成分会仍然留在水里,这样就达到了分离的目的。这个方法可以对各个沸点阶段有机物进行萃取,对水中比较难挥发的有机物比较适用,例如:多氯联苯、多环芳烃、农药、酚类等。这种方法不仅简单而且回收率特别高,经过多年的研究应用,方法也非常成熟,是目前水处理中常用基本的方法。

2.1.3 顶空法 所谓顶空法,就是把气液平衡分配原理和气相色谱二者相互结合,发展出的一种新型的检测方法。具体的操作是,把水样放在密封的空间内,并保证恒温不变,使其顶部的气体和样品中的气体保持平衡的状态,将顶部气体抽取进行分析。可以分为动态和静态两种。这种方法在我国应用比较普遍。

2.2 饮用水中有机物的检测分析方法 饮用水的定性定量分析主要使用色谱法分析,也是常见的分析方法。对于那些有机物种类多,含量少的饮用水,色谱法具有能、高选择性、高灵敏度、分析速度快及应用范围广等特点,是对其进行有机物分析的有效方法。

2.2.1 气相色谱法 对于热稳定性好并且容易挥发的饮用水有很好的效果。这种方法的特点是效率高,速度快,简单便捷。氢火焰离子化检测器、电子捕获检测器都比较适用于这种方法。虽然这种方法能够检测大多数的有机物质,但是选择性差也是这个方法的一个缺点。主要应用于检测饮用水中挥发性的有机物质。

2.2.2 液相色谱法 对于饮用水中分子量大、沸点高、热稳定性差的有机污染物,适合采用液相色谱法检测。目前我国8O%以上的有机物可采用液相色谱法测定,当HPIC法测定水中有机物时,可采用溶剂萃取或固相萃取法进行提前处理。所用的色谱柱基本都为非极性或弱极性,检测器主要有紫外光度检测器、荧光检测器及电化学检测器等。

2.2.3 色谱及质谱联机分析 色谱及质谱联机分析是目前检测饮用水中复杂有机物的有效方法,这种方法是先经过色谱分离,再进行质谱仪鉴定,并应用计算机技术对数据进行智能处理,具有分离能力强,灵敏度高,速度快结果准确等特点。

3 提高饮用水监测的途径

目前我国大多数水工业处理均采用常规处理工艺,而常规水处理工艺远远达不到要求,因此非常有必要采取其他的办法,目前主要采取的办法是氧化、吸附、生物氧化降解等。

3.1 氧化 即用氧化剂来氧化有机物使之成为无害的中间产物,常用的氧化剂有臭氧、过氧化氢、高锰酸钾氯、二氧化氯等。其中,科学的普遍常用的氧化剂是臭氧,其在水中会自然分解,且不会产生二次污染。

3.2 吸附 常见的是活性炭,可以吸附水中的有机物。活性炭具有微孔,能够吸附分子量为1000-3000道尔顿的有机物,大分子有机物由于位阻效应不能进入微孔,小分子有机物往往不易被吸附,对水中嗅、味、色的去除较有效,对致突变物、致癌物的去除有效,可使毒理学指标的Ames致从阳性转变为阴性。

3.3 臭氧与活性炭联用 臭氧与活性炭联用除可将有机物变成无害物外,还可增加小分子有机物,使之容易被活性炭吸附,更好地充氧,同时活性炭表面良好的生物膜在有效处理后,其水质也会进一步地得到提高。

3.4 生物氧化降解 生物氧化降解使水通过装有填料的池子,通过水与微生物的接触,使微生物降解水中的有机物,微生物只能降解容易被生物氧化的有机物,一般对小于1000分子量的有机物去除效率比较高,同时还可以去除氨氮、亚硝酸盐等,使水质得到全面的提高,减轻后续处理导致成本的增加。

3.5 膜法 采用膜分离技术,使得出水的水质仅仅依靠膜孔经的大小,与原先水的水质以及运行条件无关联,因此可以大限度的去除水中的有机物,提高可靠的水质标准。

3.6 常规净水工艺的改造 水的深度处理虽然能够去除有机物,但其投资大,设备费用昂贵,目前已经无法适用大多数供水企业进行技术改造,因此对常规净水工艺的改造显的比较关键,也适合目前我国的基本国情,常规工艺主要根据原水的浊度,而不去刻意追求有机物的优化去除效果,其改造可以从强化混凝和强化过滤两个方面进行,从而达到去除有机物目的,提高水质的合格率。

因此,提供、安全、健康、卫生的饮用水已成为当前水处理职能部门以及政府部门急需解决的关键问题,通过强化常规处理工艺,优化水处理工艺的技术参数和方法,必要时增加化学或物理的预处理,增加活性炭过滤或臭氧的氧化等手段,加大对水的深度处理工艺,从而大限度地去除水中有机物的污染,确保人民饮用水的健康安全。

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