气相色谱法测定煤化工废水中酚类和脂肪酸的实验研究

摘 要：煤化工耗水量大，废水产生量大、成分复杂、污染物质浓度高，需进行处理达标后才可排放。酚与脂肪酸是煤化工废水主要污染物质之一，前者危害甚剧，探索一种快速、经济、高效、准确的废水污染物监测方法非常必要。本次研究，采用气相色谱法测定煤化工废水中酚类和脂肪酸，各类酚类和脂肪酸标准差均>0.999，保留时间从5.47～18.67min不等，该法精确度高、耗费时间短，是一种理想的煤化工废水酚与脂肪酸检测技术。

关键词：气相色谱法 煤化工 工业废水 酚类 脂肪酸

煤化工是以煤为原料，进行化学加工生产各类化学品、燃料的产业。限于目前的技术条件，煤化工化学反应耗费水资源仍较大，产生废水量大、成分复杂、污染物质浓度高，属于典型的大型有机分子工业废水。酚类、脂肪酸类分子是煤化工废水主要污染物质，环境危害较大。近年来，国家大力提倡构建环境友好型社会，淘汰了一大批生产条件落后、环境危害大的煤炭化工企业，但仍有许多大型煤化工企业因独特的社会、经济地位，仍在投产运营，技术升级、设备改造、废水处理设备建设仍有待时日。此时，加大对煤化工企业的监察力度，注重废水排放监测非常必要。酚类常采用溴化容量法、直接溴化法测定，但这些方法仅能对酚总含量或挥发酚含量进行测定，并不能准确的表达酚的类型分布，且存在程序复杂、易受其它因素干扰等缺点[1]。本次研究以气相色谱法测定煤化工废水中酚类和脂肪酸，评价其应用价值。

一、设计测定方法

1.路径选择

选用强极性毛细管，选用HP-FFAP型毛细管柱，采用外标法，同时测定酚类和脂肪酸。考虑到煤化工废水成分异常复杂，其中不乏粉尘等固体颗粒物质、强酸等腐蚀性物质，可能磨损色谱柱，影响使用寿命甚至是检测精确度，因此对废水样品需进行预处理，通常采用转移浓缩形成有机相或较纯净的气相，以排除其它类型相的成分的干扰。目前，常用的预处理方法包括萃取浓缩法、顶空气相色谱法。本次研究以气相色谱法测定煤化工废水中酚类和脂肪酸，该法具有灵敏度高、不易受其它因素影响、检测速度快等优点。

2.具体方法

2.1色谱条件：①色谱柱，HP-FFAP型毛细管柱；②检测器，FID氢火焰离子化检测器；③柱温：120℃维持2min，后以5℃/min升温至180℃维持1min，再以1℃/min速度升温至220℃维持2min；④进样口温度，250℃，检测器温度250℃；⑤进气速度，N2维持50ml/min，H2维持30ml/min，Air维持400ml/min；⑥气体流量，共流，0.6μL[1]。

2.2配置标准溶液并对样品进行预处理：①以外标法测定样品酸成分分布，逐级稀释，配置梯度标准溶液，并编号；②样品预处理，取水样100ml（预处理废水），调节PH值至4，除去固体杂质后，反复洗针。

2.3增加回收率实验与检出限实验。

2.4测定标准曲线，测定回收率、检出限。

二、结果

1.酚与脂肪酸检测效率

共检测出四种脂肪酸、四种酚，保留时间从5.47～18.67min不等，线性范围限于技术条件差异并不大，脂肪酸类均为0.01～10g/L，酚类均为0.05～10g/L，相关系数均在0.999以上，检出限度在3～10g之间（见表1）。

2.处理前后废水脂肪酸与酚类质量浓度

处理前，乙酸、丙酸、正丁酸、正戊酸、苯酚、邻甲酚、对甲酚、间甲酚含量均远超正常水平，其中苯酚含量超4000mg/L；处理后各类酚与脂肪酸浓度显著下降（见表2）。

三、分析

煤化工废水化学成分复杂，属于典型的大型有机分子工业废水，必须经相应的处理达标后才可排放。目前，国家正积极推行“零排放”政策，鉴于部分地区特别是废水排放量大企业集中区域地下水质量严重下降，严重威胁居民生命健康，部分地区试行“零容忍”政策，即不允许企业向地表排放废水，一经发现便责令停产整改，对煤化工这个废水排放大户提出了更严苛的要求[2]。为贯彻落实这一政策，督促企业改进生产工艺、转变产业模式，需探索一种快速、经济、高效、准确的废水污染物监测方法，以提高监测效率，收集有价值的信息作为改进工艺技术的依据。

酚与脂肪酸是煤化工废水中常见的污染物质，受煤化工工艺技术影响，含量存在较大差异，目前，我国煤化工产业主要最常见的煤气化炉为鲁奇炉，排除废水中酚浓度约为200～300mg/L，焦化厂焦化废水PH值约为3.1～3.6[3]。长期应用含酚量高的水，轻则头晕、重则并发神经系统疾病甚至可致死亡。煤化工废水脱酚处理已成为产业必备工艺之一，回收酚还具有较高的经济价值，可节约企业生产成本，有利于企业长远发展[4]。

本次研究采用气相色谱法测定煤化工废水中酚类和脂肪酸，结果显示样品相关系数均>0.999，提示气相色谱法测定精确度极高，可满足实际需要；保留时间在5.47～18.67min不等，提示该法检验不易受时间影响，检验耗费时间少，适合随机检测；检出限度在3～10g之间，提示废水中酚与脂肪酸分布存在不均匀现象，需进

行多次检测，以提高检测负荷率。

本次研究中，处理前，乙酸、丙酸、正丁酸、正戊酸、苯酚、邻甲酚、对甲酚、间甲酚含量均远超正常水平，其中苯酚含量超4000mg/L，提示废水中污染成分较多，酚回收利用价值较大；处理后，处理后各类酚与脂肪酸浓度显著下降，提示该厂废水处理效果较好。

气相色谱法测定煤化工废水中酚类和脂肪酸，精确度高、耗费时间短，是一种理想的煤化工废水酚与脂肪酸检测技术。

参考文献：

[1]吴文颍.煤化工含酚废水萃取剂萃取性能研究[D].山东：青岛科技大学，2012：19-23.

[2]思华英.煤气化工艺技术比较及产生废水水质分析[J].工艺管理，2013，22（3）：231-232.

[3]黄开东，李强，汪炎.煤化工废水零排放技术及工程应用现状分析[J].工业用水与废水，2012，43（5）：1-3.

[4]张军.煤气化废水深度处理技术的试验研究[D].河北：华北电力大学，2012：13-19.

作者简介：李冬梅（1984年11月-），女，籍贯陕西大荔，2008年毕业于昆明理工大学化学工程与工艺专业，现从事化学分析检验技术研究工作。