季铵盐的GC-MS和LC-MS检测及其在城市污水处理厂中的分布特征研究

摘要

季铵化合物（QACs）是一类最主要的阳离子表面活性剂，被广泛用于家庭，工业，农业及医疗应用领域作为木材防腐剂，杀虫剂，杀真菌剂，消毒剂和清洁剂。QACs普遍存在于全世界范围内的污水，工业废水，污泥，地表水以及水体沉积物中，对生物处理系统及环境系统构成威胁。现在，QACs的环境污染问题逐渐引起环境工作者的关注。因此，建立一种快捷、稳定、可靠的环境样品中QACs分析方法对环境中QACs的监测具有十分重要的意义。
　　本实验首先探讨了经TMSH衍生运用GC-MS检测十六烷基三甲基氯化铵（ATMAC-C16）的分析方法。从优化衍生反应条件、GC-MS分析条件出发，研究了衍生剂用量对ATMAC-C16衍生产物检测的影响。然而，由于GC-MS需要先对QACs进行衍生化处理，较为复杂，本实验最终选定采用液相色谱质谱联用技术（LC-MS）结合正离子电喷雾电离（ESI+）方法检测季铵盐。首先，初步建立了LC-MS分析季铵盐的仪器方法。在选定色谱柱为C18柱，流动相为含有0.1％甲酸的甲醇/水（7:3）溶液的前提下，优化了液相色谱的梯度洗脱程序，梯度洗脱开始时流动相比例为30%A、70%B；0-4min时逐渐增加到100%B；4-6min时保持100%B；6-7min时又降低到30%A、70%B；7-8min时保持为30%A、70%B。该方法对十六烷基三甲基氯化铵（ATMAC-C16）、十八烷基苄基氯化铵（BAC-C18）、双十二烷基二甲基溴化铵（DADMAC C12:C12）以及双十八烷基二甲基溴化铵（DADMAC C18:C18）这四种季铵盐的检测限可达到5ng/mL；并建立了四种季铵盐的线性方程分别为y=2494.9956x+49182.4711，y=4525.7995x+50788.1729，y=760.6959x+35908.5828，y=2711.0139x+14566.4124，相关系数均大于0.99；相对标准偏差小于10%，方法的精密度较好。
　　本文还采用LC-MS方法对长沙开福污水处理厂的进出水和各处理单元的污泥样品进行检测，通过索氏萃取和固相萃取方法提取、富集及纯化其中的季铵盐。检测结果表明进水中含有ATMAC-C16、BAC-C18、DADMAC C12:C12、DADMAC C18:C18这四种季铵盐，其中DADMAC C12:C12含量最高，为17.3093 ng/mL；其次是BAC-C18和DADMAC C18:C18，分别为15.5366 ng/mL和7.0409 ng/mL；ATMAC-C16含量最低，为5.2801 ng/mL。而出水样中只检测到ATMAC-C16，含量为1.0418 ng/mL；其它三种季铵盐均低于检测限，未被检出。由此可算出该污水处理厂对四种季铵盐的去除率均在80%以上。对该污水处理厂各处理单元的污泥样品的检测结果表明：所有污泥样品中都含有这四种季铵盐，但由于低于检测限无法被定量。

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第1章 绪论

1.1 季铵化合物(QACs)简介

1.2 季铵化合物(QACs)相关研究进展

1.3 本课题研究意义、内容及技术路线

第2章 QACs的GC-MS检测方法的建立

2.1 实验原理

2.2 实验仪器与材料

2.3 实验方法

2.4 结果与讨论

2.5本章小结

第3章 QACs的LC-MS检测方法的建立

3.1 实验原理

3.2 实验仪器与材料

3.3 实验方法

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第4章 城市污水处理厂中QACs迁移分布研究

4.1 城市污水处理厂简介

4.2 实验仪器和试剂

4.3 实验方法

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

总结

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文

致谢