CN111239347A - 一种固体废物中有机物脱附率的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固体废物中有机物脱附率的检测方法。所述方法为(1)将固体样品置于装有溶液的透析袋中，密封；将吸附剂置于不锈钢筛网筒内，密封；(2)将步骤(1)中的透析袋和不锈钢筛网筒浸泡在同一容器的水中，震荡至透析袋中目标有机物达到脱附平衡并被吸附剂完全吸附后，根据公式算出固体样品中有机物的脱附率。本发明使用透析袋截留固体颗粒，同时使用吸附剂作为吸附相，从而克服传统浸泡过程中遇到的问题。该方法可以准确评价固体废物中有机物的脱附率，适用于不同固体废物、不同粒径的固体颗粒，检测不同的浸出物质，具有广泛的适用性。
Description
技术领域
本发明属于环境中有机物脱附检测技术领域，具体涉及一种固体废物中有机物脱附率的检测方法。
背景技术
固体对水具有渗透性，当固体废物在环境中遇到雨水、地表水、地下水时，自身所含有的化学物质便随着水相溶出，对周围的水环境造成一定的影响。固体废物被丢弃到环境中后，很难再对它进行跟踪研究。因此，通常会在实验室中对某一固体废物进行浸出实验来估计其对水生环境造成影响的大小，是对固体废物是否具有危险性的鉴别技术之一。因此，准确地测量固体废物的脱附量尤为重要。
H.CA Brandt、M.Legret、S.I Hartwell等人进行浸出实验时，都是将固体做成颗粒，或者某种模型，再与水直接接触作用。放置一定的时间后，用过滤等方法将固体与液体分离。这些通常是测量从固体扩散到指定质量的水中的化学物质的方法，为了避免浸泡液中的化合物质浓度过高而饱和，因此，水溶液要进行多次更换。
以上的方法都是将一定质量的固体与质量的水溶液直接接触，再用过滤法进行固-液分离。这些方法需要计算准确的固体与液体配比，因为比例不同会导致浸出量不同；或者多次换水以降低浓度来保持持续浸出，这样会增加工作量以及存在较大的系统误差；再者，固体微粒在浸泡过程可能会因为过滤不完全而留在水相，被当作是浸出的一部份进行检测，导致检测结果有所偏差。
为了减少计算固液配比步骤，实现无需多次换水就能保持固体废物中的化合物持续浸出，克服水溶液因饱和而影响浸出速率的问题，本发明设计了一种检测方法，减少了过滤步骤，且使微颗粒截留在固相，能准确、简便地测量固体废物浸出量。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种固体废物中有机物脱附率的检测方法。本发明使用透析袋截留固体颗粒，同时使用吸附剂作为吸附相，从而解决了浸泡过程中遇到的问题。该方法可以准确评价固体废物中有机物的脱附率。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种固体废物中有机物脱附率的检测方法，包括以下步骤：
(1)将固体样品置于装有溶液的透析袋中，密封；将吸附剂置于不锈钢筛网筒内，密封；
(2)将步骤(1)中的透析袋和不锈钢筛网筒浸泡在同一容器的水中，震荡至透析袋中目标有机物达到脱附平衡并被吸附剂完全吸附后，根据公式算出固体样品中有机物的脱附率：
其中，C吸附剂为吸附剂吸附目标有机物的总浓度，C水和C固体分别为震荡结束后水和固体样品中目标有机物的浓度。
步骤(1)所述溶液和步骤(2)所述水可一定程度溶解固体样品中的有机物，所述吸附剂可吸附固体样品中的有机物。
当步骤(2)中所述吸附剂吸附达到饱和且透析袋中目标有机物未达到脱附平衡时，可将吸附剂取出，采用常规方法检测吸附剂中目标有机物含量后，对吸附剂进行常规脱附处理，然后再将脱附处理后的吸附剂加入到步骤(2)的不锈钢筛网筒中继续吸附操作，上述步骤(取出吸附剂-检测目标有机物含量-吸附剂脱附处理，加入到不锈钢筛网筒中继续吸附)可多次重复操作，直到透析袋中目标有机物达到脱附平衡。
步骤(2)中所述C吸附剂、C水和C固体均可采用常规方法检测得到。
优选地，步骤(1)所述固体样品为含有机物的固体样品，更优选为轮胎以及含有机物的土壤、灰尘、沉积物中的至少一种。
优选地，步骤(1)所述溶液可根据检测目的进行选择，如需检测轮胎在地表水中有机物的脱附率，可选择地表水作为溶液。更优选地，步骤(1)所述溶液为去离子水、地表水、地下水、海水、河水、雨水、人工合成汗液和肺液中的至少一种。
优选地，步骤(1)所述固体样品能完全浸泡在透析袋的溶液中。
优选地，步骤(1)所述透析袋截留分子量＞固体样品中目标有机物的分子量。更优选地，步骤(1)所述透析袋截留分子量为1000道尔顿。
步骤(1)所述透析袋的密封指用夹子夹住透析袋端口；所述不锈钢筛网筒指用塞子塞住不锈钢筛网筒口。
优选地，步骤(1)所述吸附剂为离子交换树脂和SPE固相萃取柱填料中的至少一种。
优选地，当固体样品中目标有机物含量可确定时，步骤(1)所述吸附剂的用量可满足吸附剂的总吸附量≥固体样品中目标有机物的质量。
优选地，步骤(1)所述不锈钢筛网筒的筛网密度小于吸附剂的粒径。
本发明将固体样品置于透析袋内，与袋中的液体接触，达到浸泡目的。透析袋两端使用夹子密封，使浸泡过程中微颗粒封闭在袋中，溶解态物质可通过透析膜向外部交换。吸附剂将透析出的物质不断吸收，使水相的浓度远低于饱和浓度，保持透析袋中的物质不断向外释放，吸附剂所吸附的便是被测固体所能浸出的溶解态物质，可直接取出进行下一步处理，不能溶解的便一直保留在透析袋中，不会随着液体进入下一步处理而影响到浸出物质的测定。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
本发明使用吸附剂作为浸出物质的吸附相，减少计算固液配比步骤，不需要多次换水，减少操作步骤，降低系统误差。使用透析袋截留微颗粒，更准确、更真实地反映固体废物浸出的溶解态物质的含量。另外，可根据需要调节透析袋的大小和吸附剂的用量，操作灵活方便。并且，此方法适用于不同固体废物、不同粒径的固体颗粒，检测不同的浸出物质，具有广泛的适用性。为计算固体废物的脱附率提供一种准确、有效可行的方法，从而更准确的评价固体废物进入环境后对水环境的作用大小和时间长短。
附图说明
图1为本发明所述方法装置示意图，①是瓶盖，②是玻璃容器，③是塞子，④是不锈钢筛网筒，⑤是密封夹，⑥是透析袋。
图2为实施例2中物质脱附率的拟合曲线。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本申请实施例中的缩写：BT：苯并噻唑，2-NH2-BT：2-氨基苯并噻唑，2-OH2-BT：2-羟基苯并噻唑，NCBA：N-环己基苯并噻唑，RD：化合物未检出。
实施例1验证本申请所述方法的准确性
本实施例使用含有已知轮胎添加剂浓度的棉花作为固体样品，轮胎添加剂为浸出化合物，其中固体样品是由轮胎添加剂和棉花混合制得。
用夹子夹紧透析袋(1000道尔顿，直径24mm，长5cm)的一端，将0.001g固体样品直接加入透析袋里面，往透析袋中注满水，使轮胎添加剂BT、2-NH2-BT、2-OH2-BT和NCBA在透析袋中的质量分别为364ng、136ng、371.5ng和174.5ng，最后用夹子密封透析袋另一端；将1.5g SPE小柱填料(pep-2，40-60um)置于不锈钢筛网筒(筛网为1500目筛)内，用塞子密封；将上述透析袋和不锈钢筛网筒同时置于装有80ml水的玻璃瓶中，在摇床上振荡37天，取出吸附剂萃取后检测，该检测方法采用常规方法，即用有机溶剂将化合物萃取后，浓缩，用GC-MS、LC-MS定量检测。上述步骤两组平行实验同时进行。
因为水相和透析袋中已经测不到所加化合物(BT、2-NH2-BT、2-OH2-BT、NCBA的标准浓度样品)，所以表1展示的仅是吸附剂组分的量。表1中的加标量指加入到透析袋中的轮胎添加物(目标化合物)的质量，加标样浸出量指吸附剂上目标化合物的量，由表1可知，各化合物在平行样①、②的回收率均在70.19％-118.68％之间，证明此方法系统误差较小。
表1.化合物的加标量、浸出量以及回收率
实施例2
本实施例使用轮胎颗粒作为固体样品，轮胎添加剂为浸出化合物。
本实施例使用两种不同粒径的轮胎颗粒，样品①②为同一粒径750-375um的轮胎颗粒，样品③④为同一粒径375-250um的轮胎颗粒，四个样品均为0.10±0.002g。用夹子夹紧透析袋(1000道尔顿，直径24mm，长5cm)的一端，将固体样品直接加入透析袋里面，往透析袋中注满水，最后用夹子密封透析袋另一端；将1.5g SPE小柱填料(pep-2，40-60um)置于不锈钢筛网筒(1500目)内，用塞子密封；将上述透析袋和不锈钢筛网筒同时置于装有80ml水的玻璃瓶中，放置摇床振荡37天，其中在第2、6、17、27天时只将吸附剂取出，将目标化合物萃取出来后，再用纯水将吸附剂上的有机溶剂完全萃取干净之后再放回瓶中。第37天时把吸附剂组分、轮胎颗粒(包括透析袋)组分、水相取出分别检测，所得结果如表2所示。脱附率计算公式为：
其中，C吸附剂为第2、6、17、27、37天时吸附剂中目标化合物的浓度总和，C水和C轮胎分别为第37天时水和轮胎中目标化合物的浓度。得到脱附率拟合曲线(拟合曲线为f＝a*x^b)呈现良好的线性规律，脱附率拟合曲线如图2所示。
表2.固体样品(轮胎)颗粒在各组分的浸出量(ug/g)
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种固体废物中有机物脱附率的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将固体样品置于装有溶液的透析袋中，密封；将吸附剂置于不锈钢筛网筒内，密封；
(2)将步骤(1)中的透析袋和不锈钢筛网筒浸泡在同一容器的水中，震荡至透析袋中目标有机物达到脱附平衡并被吸附剂完全吸附后，根据公式算出固体样品中有机物的脱附率：
其中，C吸附剂为吸附剂吸附目标有机物的总浓度，C水和C固体分别为震荡结束后水和固体样品中目标有机物的浓度；
步骤(1)所述溶液和步骤(2)所述水可一定程度溶解固体样品中的有机物，所述吸附剂可吸附固体样品中的有机物。
2.根据权利要求1所述一种固体废物中有机物脱附率的检测方法，其特征在于，步骤(1)所述固体样品能完全浸泡在透析袋的溶液中。
3.根据权利要求1所述一种固体废物中有机物脱附率的检测方法，其特征在于，当步骤(2)中所述吸附剂吸附达到饱和且透析袋中目标有机物未达到脱附平衡时，可将吸附剂取出，采用常规方法检测吸附剂中目标有机物含量后，对吸附剂进行常规脱附处理，然后再将脱附处理后的吸附剂加入到步骤(2)的不锈钢筛网筒中继续吸附操作，上述步骤可多次重复操作，直到透析袋中目标有机物达到脱附平衡。
4.根据权利要求1所述一种固体废物中有机物脱附率的检测方法，其特征在于，当固体样品中目标有机物含量可确定时，步骤(1)所述吸附剂的用量可满足吸附剂的总吸附量≥固体样品中目标有机物的质量。
5.根据权利要求1或2或3或4所述一种固体废物中有机物脱附率的检测方法，其特征在于，步骤(1)所述固体样品为含有机物的固体样品；步骤(1)所述固体样品为轮胎以及含有机物的土壤、灰尘、沉积物中的至少一种。
6.根据权利要求1或2或3或4所述一种固体废物中有机物脱附率的检测方法，其特征在于，步骤(1)所述溶液可根据检测目的进行选择；步骤(1)所述溶液为去离子水、地表水、地下水、海水、河水、雨水、人工合成汗液和肺液中的至少一种。
7.根据权利要求1或2或3或4所述一种固体废物中有机物脱附率的检测方法，其特征在于，步骤(1)所述吸附剂为离子交换树脂和SPE固相萃取柱填料中的至少一种。
8.根据权利要求1或2或3或4所述一种固体废物中有机物脱附率的检测方法，其特征在于，步骤(1)所述透析袋截留分子量＞固体样品中目标有机物的分子量。
9.根据权利要求1或2或3或4所述一种固体废物中有机物脱附率的检测方法，其特征在于，步骤(1)所述不锈钢筛网筒的筛网密度小于吸附剂的粒径。
10.根据权利要求1或2或3或4所述一种固体废物中有机物脱附率的检测方法，其特征在于，步骤(1)所述透析袋的密封指用夹子夹住透析袋端口；所述不锈钢筛网筒指用塞子塞住不锈钢筛网筒口。
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