_丁苯橡胶废水的水质特性及其生物急性毒性分析

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－３１５８．２０１４．０５．００４刘光全，１９８６年毕业于西南石油学院应用化学专业，副教授，现在中国石油安全环保技术研究院从事环保技术研究与应用工作。通信地址：北京市昌平区沙河镇西沙屯桥西中国石油创新基地Ａ座，１０２２０６丁苯橡胶废水的水质特性及其生物急性毒性分析刘光全１王晓平２张华１吴百春１张晓飞１（１．中国石油安全环保技术研究院；２．中国石油吉林油田公司勘探开发研究院）摘要对典型丁苯橡胶废水进行了水质综合分析，并利用凝胶排阻色谱、傅里叶红外光谱和荧光光谱对废水中的溶解性有机物（ＤＯＭ）进行了有机物特性分析。为了进一步分析ＤＯＭ的组成与可生化性的关系，利用树脂将其分离为疏水酸性有机物（ＨｏＡ）、疏水碱性有机物（ＨｏＢ）、疏水中性有机物（ＨｏＮ）以及弱憎水酸性有机物（ＷＨｏＡ）和亲水性有机物（ＨｉＭ）五种组分，分别考察了ＤＯＭ中各组分的比例分布及其生物急性毒性。结果表明：ＤＯＭ是单体物质和聚合物的混合体，重均分子量约２５８３Ｄａ，主要含有微生物代谢产物和可见区类富里酸荧光物质。ＤＯＭ中疏水性有机物和亲水性有机物所占比例分别为４０．２３％和５９．７７％，其中ＨｏＮ和ＨｏＡ具有相对较高的芳香度和分子量。生物急性毒性结果表明：疏水性有机物的急性毒性显著高于亲水性物质，其中含量较低的ＷＨｏＡ和ＨｏＢ的急性毒性最强。关键词丁苯橡胶废水；水质特性；溶解性有机物；生物急性毒性文章编号：１００５－３１５８（２０１４）０５－０００９－０５０引言橡胶废水主要来自合成橡胶生产中的凝聚、洗涤及挤压工序，包括生产过程中凝固和稀释胶乳、洗涤凝块和制胶机械用水等［１］。合成橡胶在生产过程中需要添加约几十种助剂，因此所排放的废水成分复杂，有机物浓度高，可生化性差。一般来说，橡胶生产过程中排放废水中ＢＯＤ约１００～４００ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ约７００～８０００ｍｇ／Ｌ，ＳＳ约２００～３００ｍｇ／Ｌ［２－３］。废水中有机污染物多数是未经凝聚的低分子聚合物，部分具有环状结构、难以生物降解的有机物，如苯乙烯、丙烯晴、丁二烯、二氯乙烯、乙炔基乙炔及低聚物等有机物；同时含有大量悬浮胶粒、橡胶乳清等污染物［４－５］。这些物质对微生物的新陈代谢均有抑制或毒害作用，难以被微生物降解和利用［４］。某石化企业的丁苯橡胶废水直接排入污水处理场后，导致生化池污泥活性变差、产生大量泡沫，对污水处理场的稳定运行造成较大困难。针对丁苯橡胶废水排入污水场后造成的冲击问题，以该企业的丁苯橡胶生产废水为研究对象，利用多种分析手段考察其物质组成及其生物急性毒性，探究导致生化效率低下的原因，为丁苯橡胶废水的高效处理提供理论依据。１实验材料与方法１．１实验材料水样取自某石化企业乙烯厂丁苯橡胶装置生产废水。实验中的化学试剂均为分析纯，溶液均以纯水配置。１．２表征方法与仪器１．２．１溶解性有机碳（ＤＯＣ）分析水样经０．４５μｍ玻璃纤维滤膜过滤后，利用ＴＯＣ测定仪（ＴＯＣ－ＶＥ，日本岛津公司）测定ＤＯＣ。１．２．２紫外－可见光谱分析紫外－可见光谱扫描范围２００～６００ｎｍ。主要仪器：Ｕ－３０１０紫外分光光度计（日本日立公司）。２５０ｎｍ处的紫外吸收值与３６５ｎｍ处吸收值的比值（Ｅ２５０／Ｅ３６５）被用来反映有机物的芳香度和分子量。１．２．３分子量分布表征水样的表观分子量通过凝胶液相色谱系统进行测定，以聚苯乙烯磺酸钠（ＰＳＳ）（１５６５０，６４００，４６００和１３７０Ｄａ）和丙酮（５８Ｄａ）为分子量标准品。１．２．４傅立叶红外光谱（ＦＴＩＲ）分析水样经０．４５μｍ玻璃纤维滤膜过滤后，烘干至恒重，采用ＫＢｒ压片法，测定ＦＴＩＲ光谱。主要仪器：ＴｈｅｒｍｏＮｉｃｏｌｅｔｉＳ１０ＦＴＩＲ光谱仪（美国赛默飞世尔·９·油气田环境保护２０１４年１０月ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮＯＦＯＩＬ＆ＧＡＳＦＩＥＬＤＳＶｏｌ．２４Ｎｏ．５科技公司）。１．２．５荧光光谱（ＥＥＭ）分析三维荧光光谱（３Ｄ－ＥＥＭ）和同步荧光光谱采用Ｆ－４６００荧光分光光度计（日本日立公司）测定，使用１５０Ｗ氙弧灯为激发光源，ＰＭＴ电压为７００Ｖ；设定激发和发射狭缝宽度均为５ｎｍ。１．２．６发光细菌急性毒性测试主要实验材料有：Ｍｉｃｒｏｔｏｘ生物毒性测试仪；明亮发光杆菌（ＰｈｏｔｏｂａｃｔｅｒｉｕｍｐｈｏｓｐｈｏｒｅｕｍＴ３）冻干粉，南京土壤所提供。通过以ＤＯＣ浓度表示发光细菌的半抑制率ＥＣ５０，分析废水中ＤＯＭ及其各组分的生物急性毒性。１．３树脂分离方法利用ＳｕｐｌｉｔｅＸＡＤ－８和ＡｍｂｅｒｌｉｔｅＸＡＤ－４树脂将丁苯橡胶废水的ＤＯＭ分离为疏水酸性有机物（ＨｏＡ）、疏水碱性有机物（ＨｏＢ）、疏水中性有机物（ＨｏＮ）以及弱憎水酸性有机物（ＷＨｏＡ）和亲水性有机物（ＨｉＭ）五种组分。ＤＯＭ树脂分离流