全氟化合物的检测方法开发及在污水处理中的残留特征

【摘要】： 全氟化合物是一类新型的持久性有机污染物,对环境和人体健康会产生长期的、潜在的危害。本研究选择全氟己酸,全氟庚酸,全氟辛酸,全氟壬酸,全氟癸酸,全氟己烷磺酸和全氟辛烷磺酸等7种全氟化合物作为研究对象。开发了一种基于高效液相色谱离子阱质谱联用技术的分析检测方法用于测定污水中全氟化合物。选择WAX固相萃取柱,调节水样pH至3,采用高效液相色谱负电离模式电喷雾离子源离子阱质谱联用仪的二级全扫描模式检测全氟化合物,配合内标物MPFOA和MPFOS采用内标标准曲线法定量分析,有效的消除了基质效应对离子化效率的不利影响,同时获得离子阱全扫描模式下高的灵敏度。水样检测方法定量限在1-5ng/L之间,污水中代标回收率MPFOA为82±11%,MPFOS为74±8%,空白加标回收率在106%-135%之间,相对标准偏差的范围在7%-15%之间,满足美国环保署对痕量分析的要求。 本研究采集了6个月哈尔滨市某污水处理厂进水,初沉池出水,缺氧-好氧活性污泥工艺和曝气生物滤池工艺等7处的工艺出水。对全氟化合物的分析表明,各个工艺中总全氟化合物的浓度范围在5.4-48.5 ng/L之间,其中PFOA和PFOS是两种主要的全氟化合物污染物,其余的全氟化合物浓度一般较低,检出率不高。进水中总全氟化合物的流量为7g/d,出水中为4g/d,说明在哈尔滨地区全氟化合物的使用量不大,哈尔滨市污水中全氟化合物残留浓度水平要低于世界其它国家和地区。污水处理工艺对去除污水中的全氟化合物有一定作用。初沉池能去除部分全氟化合物。A/O工艺和BAF工艺对PFOA的去除率分别为是29.4%和33.7%,对PFOS的去除效率均为11.8%。BAF工艺对污水中全氟化合物的去除效率优于A/O工艺,但是A/O工艺中好氧段工艺对PFOA和PFOS的前体物质有降解作用,BAF工艺中添加的混凝剂中可能含有PFOS和PFOA,而导致PFOA和PFOS在好氧段和强化混凝工艺段浓度显著升高。综合考虑,传统的活性污泥处理工艺和曝气生物滤池处理工艺,对污水中全氟化合物的去除效果甚微,甚至可能引起全氟化合物的浓度升高。全氟化合物在污水处理工艺中随季节的变化不明显,相关性分析表明,PFOA和PFOS的来源是不同的。 【关键词】：全氟化合物 高效液相色谱离子阱质谱 污水 活性污泥工艺 曝气生物滤池工艺
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X832
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 全氟化合物的概述9-17
• 1.1.1 全氟化合物的种类9-10
• 1.1.2 全氟化合物的物理化学性质10-11
• 1.1.3 全氟化合物的生产和使用11-12
• 1.1.4 全氟化合物的危害12-13
• 1.1.5 全氟化合物的分析检测方法13-15
• 1.1.6 全氟化合物在水环境中的污染状况15-17
• 1.2 课题目的意义和主要研究内容17-20
• 1.2.1 课题研究的目的和意义17-18
• 1.2.2 课题的主要研究内容18-20
• 第2章 实验材料和方法20-26
• 2.1 材料和仪器20-22
• 2.1.1 试剂和材料20
• 2.1.2 标准样品20-21
• 2.1.3 实验仪器21-22
• 2.2 水样的采集及预处理22-24
• 2.2.1 水样的采集22-23
• 2.2.2 水样的过滤23
• 2.2.3 水样的萃取及浓缩23-24
• 2.3 高效液相色谱离子阱质谱检测全氟化合物24-26
• 第3章 污水中全氟化合物检测方法的研究26-48
• 3.1 仪器分析方法的开发26-38
• 3.1.1 离子阱质谱检测系统的参数优化26-36
• 3.1.2 高效液相色谱分离系统的参数优化36-38
• 3.2 固相萃取预处理方法的优化38-40
• 3.2.1 固相萃取柱的选择38-39
• 3.2.2 水样pH 的影响39-40
• 3.3 质量保证和质量控制40-46
• 3.3.1 标准色谱图40-41
• 3.3.2 定量方法的选择41-44
• 3.3.3 仪器和方法的检测限及定量限44-46
• 3.3.4 方法回收率46
• 3.4 本章小结46-48
• 第4章 全氟化合物在污水处理过程中残留特征的研究48-60
• 4.1 污水处理工艺简介48-49
• 4.1.1 A/O 工艺简介48-49
• 4.1.2 BAF 工艺简介49
• 4.2 污水处理厂常规水质指标49-50
• 4.3 全氟化合物在不同工艺中的残留水平50-54
• 4.4 全氟化合物在不同工艺中的变化特征54-57
• 4.5 全氟化合物在不同时期的变化特征57-58
• 4.6 本章小结58-60
• 结论60-62
• 参考文献62-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果68-70
• 致谢70

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