苯胺廢水中溶解性有機(jī)物組分特征

苯胺廢水中溶解性有機(jī)物組分特征摘要：以某公司苯胺廢水為研究對(duì)象，采用樹(shù)脂吸附分離法對(duì)水樣進(jìn)行組分分離，將水樣分為疏水酸性物質(zhì)、疏水堿性物質(zhì)、疏水中性物質(zhì)、親水酸性物質(zhì)、親水堿性物質(zhì)和親水中性物質(zhì)6個(gè)組分，分析了水樣和各組分的溶解性有機(jī)碳和遺傳毒性特征。結(jié)果表明，疏水性物質(zhì)中的溶解性有機(jī)物是苯胺廢水溶解性有機(jī)物的主要成分，占60%以上；疏水性物質(zhì)中含有較高的遺傳毒性物質(zhì)，占苯胺廢水總遺傳毒性的80.8%；每種組分的遺傳毒性與每種組分所含的溶解性有機(jī)物成正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.975。關(guān)鍵字：苯胺廢水;疏水性物質(zhì);親水性物質(zhì);溶解性有機(jī)物;遺傳毒性中圖分類號(hào)：X502文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A1引言苯胺是一種有機(jī)化工原料，廣泛應(yīng)用于多種化工行業(yè)。我國(guó)主要采用硝基苯催化加氫法生產(chǎn)苯胺，排放的廢水中含有大量的硝基苯、苯、苯胺、硝基酚鹽以及二硝基苯等有害物質(zhì)［1］。對(duì)于傳統(tǒng)苯胺廢水處理技術(shù)而言，雖然能滿足一般的出水水質(zhì)指標(biāo)要求，但出水中仍殘留了一些難處理溶解性有機(jī)物，這些污染物的危害性和危害程度還不明確R］。硝基苯、苯胺類化合物是高毒性物質(zhì)，難以生物降解并且對(duì)生化反應(yīng)有抑制和毒害作用［3］，這類化合物在水體中有一定的溶解度，會(huì)造成水體嚴(yán)重污染，破壞生態(tài)環(huán)境。因此研究苯胺廢水中溶解態(tài)有機(jī)物組分及其生物效應(yīng)十分必要。本研究以某公司苯胺廢水為研究對(duì)象，采用樹(shù)脂吸附分離技術(shù)囹，將其分離為六個(gè)組分，運(yùn)用TOC儀、紫外-可見(jiàn)光譜分析、遺傳毒性測(cè)試手段，系統(tǒng)解析該出水各有機(jī)物組分分布特征和遺傳毒性特征，為苯胺廢水處理工藝選擇或評(píng)價(jià)其出水水質(zhì)安全提供理論依據(jù)。2材料與方法2.1水樣的采集和水質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定水樣取自某公司苯胺廢水，取樣后立即經(jīng)0.45〃玻璃纖維濾膜過(guò)濾，并于24h內(nèi)測(cè)定水質(zhì)指標(biāo)，水樣pH值調(diào)至2.0左右儲(chǔ)存于4?冰箱中。主要水質(zhì)指標(biāo)及其檢測(cè)方法見(jiàn)表1【5］表1常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)及檢測(cè)方法Table1Basicwaterqualityanddetectionmethods指標(biāo)測(cè)定方法pH標(biāo)準(zhǔn)電極法COD重鉻酸鉀法NH3-N水楊酸分光光度法色度SD-9011色度儀DOC島津TOC-VCPH儀2.2有機(jī)物組分分離過(guò)程采用樹(shù)脂吸附分離法進(jìn)行有機(jī)組分分離宵］，如XAD-8樹(shù)脂、MSC強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、DA-7弱堿性陰離子交換樹(shù)脂。玻璃層析柱（上海滬西分析儀器廠）內(nèi)徑1.6cm，長(zhǎng)度20cm。采用索式提取法對(duì)樹(shù)脂經(jīng)行凈化處理，凈化的樹(shù)脂用高純水裝入層析柱中待用。層析柱活化依次用1mol-L-iHCL、NaOH溶液沖洗，測(cè)定出水TOC，若小于1mol-L-1，則可進(jìn)行下一步，否則重復(fù)上述過(guò)程。

過(guò)濾后的污水以10mL-min-i流速通過(guò)XAD-8樹(shù)脂柱，然后依次用200mL0.1mol-L-iHCL溶液及高純水反沖洗樹(shù)脂，流出的組分為疏水堿性物質(zhì)（HOB）。將儲(chǔ)存的水樣調(diào)節(jié)pH為2.0，通過(guò)樹(shù)脂柱得到親水性物質(zhì)（HIS），再依次用200mL0.1molL1NaOH溶液及高純水反沖洗樹(shù)脂柱得到疏水酸性物質(zhì)（HOA）,最后用200mL甲醇索式提取干燥后的樹(shù)脂得到組分為疏水中性物質(zhì)（HON）。儲(chǔ)存的親水性物質(zhì)依次經(jīng)過(guò)MSC樹(shù)脂和DA-7樹(shù)脂流出的組分為親水中性物質(zhì)（HIN）。再用200ml0.1molL1NaOH溶液洗脫樹(shù)脂，洗脫液分別為親水堿性物質(zhì)（HIB）和親水酸性物質(zhì)（HIA）,各組分定容至1L。2.3Umu遺傳毒性測(cè)試水樣前處理方法參照文獻(xiàn)兇。取水樣250mL，調(diào)節(jié)pH值至2.0后固相萃?。惠腿≈捎肏RB小柱，依次經(jīng)10mL甲醇、丙酮和高純水活化；水樣以10mL-min-1的流速通過(guò)萃取柱，采用10mL丙酮洗脫后氮吹干；再溶于0.5mL二甲基亞颯（DMSO）中備用于Umu試驗(yàn)。Umu試驗(yàn)方法見(jiàn)文獻(xiàn)［9］。主要實(shí)驗(yàn)材料包括:酶標(biāo)儀（BIO-RADModel550），鼠傷寒沙門氏菌TA1535/psk1002。實(shí)驗(yàn)中以4-NQO（4-硝基喹琳-N-氧化物）為陽(yáng)性對(duì)照。樣品的遺傳毒性以與其毒性相當(dāng)?shù)?-NQO濃度表征，單位為pgL-1。3結(jié)果與討論3.1苯胺廢水常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)某公司苯胺廢水水質(zhì)測(cè)定結(jié)果如表1所示。該結(jié)果表明水樣COD和NH3-N的含量都基本滿足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，但是DOC為40.08mg.L-1，遺傳毒性為50.74-NQOggL-1。說(shuō)明苯胺廢水中還含有大量的難降解溶解性有機(jī)物和有毒物質(zhì)。表2苯胺廢水常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)Table2Basicwaterqualityofthewastewatersample指標(biāo)pH色度COD(mgL-1)NH3-N(mgL-1)DOC(mgL-1)遺傳毒性（4-NQO瞄L(zhǎng)-1）苯胺廢水7.4988202.626.18240.0850.73.2苯胺廢水各組分DOC分布DOC常用于表征污水中的溶解性有機(jī)物總量［1。］，苯胺廢水及各組分DOC如圖2所示。可以看出各組分DOC含量及所占百分比大小順序?yàn)镠OA>HOB>HON>HIN>HIA>HIB，其中HOA和HOB含量較高，分別占總DOC的29%和26%。HIA和HIB的含量相對(duì)較小，低于10%。說(shuō)明HOA和HOB是苯胺廢水中主要溶解性有機(jī)成分，二者含量之和超過(guò)出水DOC的50%。分百總占Fig.2DOCofthesixfractions量之和超過(guò)出水DOC的50%。分百總占Fig.2DOCofthesixfractionsofDOMinwastewatersample苯胺廢水及各組分的遺傳毒性如圖3所示，出水遺傳毒性值50.74-NQOggL-1,其中疏水性物質(zhì)HOA、HOB和HON遺傳毒性較高，分別占出水遺傳毒性的40.8%、28.9%及11.3%，疏水性物質(zhì)總和占80.8，而親水性物質(zhì)總和只占19.2%，表明出水中遺傳毒性物質(zhì)主要為疏水性物質(zhì)，與DOC分布情況對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)DOC較大的組分遺傳毒性也相對(duì)較高，即苯胺廢水遺傳毒性與水體中的DOC呈正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.975(圖4)。Fig.3GenotoxicityofthewastewatersampleanditssixfractionsDOC(mg/L)圖Fig.3GenotoxicityofthewastewatersampleanditssixfractionsDOC(mg/L)圖4苯胺廢水各組分遺傳毒性與DOC相關(guān)性Fig.4Genotoxicityofthewastewatersampleanditssixfractions苯胺廢水中疏水性物質(zhì)溶解性有機(jī)物的主要成分，占60%以上。苯胺廢水中疏水性物質(zhì)含有一些具有較高遺傳毒性的物質(zhì)，其遺傳毒性占總遺傳毒性的80.8%，親水性物質(zhì)的遺傳毒性相對(duì)較小。因此，選擇對(duì)苯胺廢水中疏水性有機(jī)物去除率高的工藝，就可提高處理出水在遺傳毒性方面的安全保障。參考文獻(xiàn)鄒和鋒.苯胺生產(chǎn)過(guò)程中的廢水處理方法[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997,25(3):93-94胡洪營(yíng)，趙文玉,吳乾元.工業(yè)廢水污染治理途徑與技術(shù)研究發(fā)展需求[J].環(huán)境科學(xué)研究,2010,23(7):861-868鄭金來(lái)，李君文,晁福寰.苯胺、硝基苯和三硝基甲苯生物降解研究進(jìn)展[J].微生物學(xué)通報(bào),2001,28(5):85-88.WangLY,WuFC,ZhangRY,etal.CharacterizationofdissolvedorganicmatterfractionsfromLakeHongfeng,SouthwesternChinaPlateau[J].JournalofEnvironmentalSciences,2009,21(9):581-588.國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì).水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第四版)(增補(bǔ)版)[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2002.MehmetK,TanjuK,AndrewW,etal.2002.Probingreactivityofdissolvedorganicmatterfordisinfectionby-productformationusingXAD-8resinadsorptionandultrafiltrationfractionation[J].WaterResearch,36(15):3834—3848.ToneCG,RolfDV,LarsE,etal.2005.ArtefactsinXAD-8NOMfractionation[J].InternationalJournalofEnvironmentalAnalyticalChemistry,85(6):365-376.WangLS,HuHY,WangC.Effectofammonianitrogenanddissolvedorganicmatterfractionsonthegenotoxicityofwastewatereffluentduringchlorinedisinfection[J].EnvironmentalScienceandTechnology,2007,41(1):160-165.InternationalStandardOrganisation2000.WaterqualityDeterminationofthegenotoxicityofwaterandwastewaterusingtheumu-test,1thed.[S].ISO13829.Geneva,Switzerland.1-18.MarhabaTF,VanD.Thevariationofmassanddisinfectionby-productformationpotentialofdissolvedorganicmatterfractionsalongaconventionalsurfacewatertreatmentplant[J].JournalofHazardousMaterials,2000,74(3):133-147.CharacterizationofDissolvedOrganicMatterinAnilineWastewaterAbstract:Anilinewastewaterfromacompanywasisolatedandfractionatedbyresinadsorptionmethodintosixdifferentfractions.Thesefractionsareoperationallycategorizedashydrophobicacids(HOA),hydrophobicbases(HOB),hydrophobicneutrals(HON),hydrophilicacids(HIA),hydrophilicbases(HIB)andhydrophilicneutrals(HIN).Thedissolvedorganiccarbon(DOC)andgenotoxicityofeachfractionsweredetermined.Theresultsshowedthat:1)DOCinhydrophobicmatteristhemainfractionofDOC(over60%)inanilinewastewater;2)hydrophobicmattermakesthemaincontribut