UV-氧化剂联合高级氧化技术中DOM常见的几种表征方法

唐怡

摘 要：近年来，随着人们环境保护意识的觉醒，水处理问题尤为突出，随着水质回用标准和生态建设目标的提高，传统深度处理技术的局限性越明显，大量新兴技术涌现，以膜过滤、活性炭吸附、高级氧化为代表。本文将阐述几种高级氧化技术中溶解性有机物（DOM）常见的几种表征方法，分子量、UV254和三维荧光技术，介绍它们的原理及反映的DOM的部分性质。

关键词：UV254;分子量;三维荧光光谱

1 前言

溶解性有机物（DOM）是一种复杂混合物，主要含腐殖类物质和芳香族蛋白质，它在地表水、地下水及污水中普遍存在，同时给再生水处理操作带来了一些挑战。二沉池出水中DOM含量较大，导致水质达不到排放或回用标准。DOM组成成分复杂，目前无法将其组分逐一分离出来定量分析，只能通过一些参数进行表征。UV254是衡量水中有机物指标的一项常见的控制参数，广泛应用于水处理研究。近年来，高效液相色谱（HPLC）发展愈加成熟，因分析灵敏度高、定量精度高等特点，广泛应用于环境分析等领域。三维荧光光谱分析技术（3D-EEM）是基于DOM中含有大量带有各种官能团的芳香结构和不饱和脂肪链，而且具有操作简单、灵敏度高、需样量少、样品不需分离等优点，成为DOM表征的重要方法之一。

2 表征方法一——UV254

在测定前将水样通过滤膜，以去除非溶解性有机物。紫外-可见光谱（UV-vis）能够通过特定波长的吸光度来表征水的芳香性，也可表征分子结构的发色集团特征等。DOM多含有共轭双键和苯环等结构，它们在紫外区有明显的吸收或特征峰，尤其是在波长为254nm处，含有苯环和双键的量越大，则UV254的值越大。在高级氧化处理中，采用紫外线-氧化剂联合来对UV254进行去除，现有的氧化剂种类大致分为三种：过氧化氢、氯和过硫酸盐，相应自由基是羟基自由基（·OH）、氯自由基（Cl-·）和硫酸根自由基（SO-4·）。

通过紫外线来激活氧化剂，氧化剂变成自由基，以其强大的氧化能力，与DOM反应氧化把苯环类物质降解为小分子物质，使含双键和苯环类的有机物含量减少，表现为UV254值的减小。二沉池出水PH值大多在6-9，研究证明，在这一范围内，紫外线-氧化剂的处理效果虽PH的增大而减弱。

3 表征方法二——分子量

高效液相色谱能较好地根据有机物的分子量大小对其进行分离，用液相色谱仪测定分子量时，注入试样后，试样在流动相的携带下，在色谱柱内分离，色谱柱内有填料，不同成分与其作用力不同导致流出时间上有差异，不同组分经过检测器时产生强弱不等的信号值。保留时间用于定性，确定物质种类，通过测定标准物质的分子量图，可以对比分析所测物质的分子量大小的大致分布，信号强弱用于定量，将分子量图上的信号强弱的面积积分，所得值即UV254。另外，可通过改变流动相、流速等条件来寻找合适的峰高、出峰时间以及程序运行时间。

将完全未经处理的二沉池出水，通过液相色谱仪，可以确定其初始的分子量大小分布，用标准物质将其划分为几个区域，研究表明，分子量很大（大于25000）的多糖类、胶体或高分子蛋白质对紫外的几乎没有响应，而腐殖类中分子有机物对紫外的相应极强，对应峰的高度也越高，剩余的小分子物质对紫外的响应也较小。通过一些别的影响因素的不同处理，可以得到这些分子量不同的物质的含量变化。

4 表征方法三——三维荧光光谱

三维荧光光谱是由激发波长、发射波长、荧光强度三维坐标所表征的矩阵光谱，也叫总发光光谱。表示方式有两种，即三维投影图和等高线荧光光谱图。DOM中大多含有荧光基团，在特定波长的激发光照射下会产生特征波长的发射光。当样品浓度较低时，荧光强度与发光物质浓度成正比。不同荧光物质在激发波长的作用下，自发辐射跃迁，此跃迁随机发生，跃迁从高能级向低能级，跃迁到的最终能级不一定，在跃迁的过程中，能量会有损失，从而导致其发射波长不一。

在分析前，因为未经任何处理的空白水样也含有一定的荧光强度，应将样品的荧光强度减去空白水样的荧光强度，以修正样品的瑞利散射和拉曼散射所影响的荧光区域，为了消除图谱中荧光峰的重叠和掩蔽现象，采用三维荧光光谱技术结合荧光区域积分方法来进行定量分析溶解性有机物的变化规律。根据激发波长和发射波长的范围来划分区域，一般可將DOM分为酪氨酸类芳香蛋白质、色氨酸类芳香蛋白质、富里酸类腐殖质、溶解性微生物代谢产物和腐殖酸类腐殖质这五类物质对应的五个区域，由于腐殖类物质为主要成分，其体现出来的峰值也最大，经有效处理后，其峰值会明显降低。

5 小结

上述总结的内容为UV-氧化剂联合高级氧化技术中DOM常见的几种表征方法，借助这些表征手段帮助人们深入了解DOM的结构、化学组成等特征，从而将其应用到水处理实际中，因此表征方法显的尤其重要。

参考文献

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