城市污水厂尾水中DOM的树脂分离及光谱表征

摘要

由于现代城市污水收集与处理率的提高，污水的循环利用显得愈发重要。在城市污水厂处理工艺中，常规指标的处理和分析技术已经很成熟，但对处理后尾水中有机物污染的处理与分析研究较少。在城市污水厂排放的尾水中，物质种类繁多，且相对浓度较低。传统化学分析方法的局限性，导致物质的快速表征以及定量分析难以实现，而分子光谱以其快速、灵敏的特点成为许多有机物快速表征的方法。　　本文主要利用荧光、紫外、中红外光谱信息结合化学计量法所测值对城市尾水及纳污河流水样中DOM的组分、特性进行了研究分析。主要内容及结果分析如下：　　1.利用三维荧光光谱扫描技术获取尾水中蛋白质、腐殖质的荧光光谱信息，利用Domflour和PARAFAC分析方法，提取主成分信息，了解尾水中溶解性有机物的组成。研究表明：城市尾水中溶解性有机物主要分为蛋白质与腐殖质两大类，蛋白质主要分为络氨酸与色氨酸两种物质，腐殖质物质主要分为胡敏酸与富里酸物质。同时比较了纳污河流上下游水样，说明污水厂的出水对河流中有机污染物起到一定的稀释净化作用。　　2.应用XAD-8树脂与阴阳离子交换树脂连用技术对低浓度的DOM水样进行富集分离，得到憎水性物质：憎水性碱（HOB）、憎水性酸（HOA）、憎水性中性物质（HON），亲水性物质：亲水性碱（HIB）、亲水性酸（HIA）、亲水性中性物质（HIN）。调解PH值至中性，于室温条件下进行三维荧光光谱扫描，结合中红外光谱信息以及TOC的测定，得出憎水性物质占总有机碳含量的75%左右，憎水性物质HOA、HOB主要包含一些荧光性有机物如蛋白质、磷酸盐化合物、有机酸等物质，其中憎水性酸性物质为憎水性物质的主要组成成分。亲水性物质HIB、HIA、HIN主要包含了一些非荧光性有机物质如多糖、脂类等。　　3.以常见的腐殖质物质胡敏酸和富里酸为研究对象，利用紫外、三维荧光光谱对物质特殊化学键信息的提取，联合利用化学计量法所测参数值，研究水样中淬灭剂Fe(Ⅲ)的赋存状态，并建立尾水中溶解性有机物的识别模型。结果揭示：胡敏酸和富里酸存在荧光淬灭现象，并符合Stern-Volmer公式：I/I0=1-fc*Kc*[c]/(1+Kc*[c])。其中胡敏酸物质的紫外光谱基本不受Fe(Ⅲ)的影响，联合其三维荧光-紫外光谱，经过非线性拟合后构建了淬灭剂Fe(Ⅲ)赋存状态的识别模型，并进行了实际样品的预测，效果良好。

目录

第一章 绪论

1.1 水体中的溶解性有机物（DOM）

1.2 水体中的Fe（Ⅲ）

1.3 低浓度DOM的树脂分离富集技术

1.4 中红外光谱表征

1.5 紫外-三维荧光光谱表征

1.6 研究的目的、意义以及内容

第二章 城市污水厂尾水和纳污河流中DOM的荧光光谱表征

2.1 概述

2.2 材料与方法

2.3 结果分析与讨论

2.4 本章小结

第三章 城市污水厂尾水和纳污河流中DOM的树脂富集和分离

3.1 概述

3.2 材料与方法

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 三维荧光与紫外光谱联合表征样品中猝灭剂

4.1 概述

4.2 胡敏酸和富里酸物质的三维荧光-紫外光谱表征

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果