萃取法在化工行业环境监测中的应用探究

2022-09-12

化学工业废水的肆意排放、生活污水及滥施农药等不当操作行为, 均时刻影响着环境, 个别环境污染物质的性质极具稳定, 难以降解, 并经各类可能的方式及途径进入食物链, 危及人类健康, 所以, 对化学工业领域的环境监测显得尤为关键。本文主要探讨萃取技术工艺在化工行业环境监测的实际应用。

一、固相微萃取技术在环境监测的应用

1. 在大气环境监测中的应用

通常情形下, 各类气态污染物均严重损害人类健康, 也是诱发人体器官畸形、癌变的重要杀手。因此, 对化工生产中的大气环境监测便被提上议事日程。通常运用固相萃取技术方法分析大气样品, 为此, 要事先备好相应浓度的气态, 用于定量分析。针对气态标准混合物, 要满足如下条件:首先要着力保障在一定时间段内, 气体物浓度的稳定性;其次要促使气体浓度的标准化;第三, 在试验阶段, 得到浓度相同气态的混合物, 需依照压强、质量及温度等指标明确气体浓度。要提升固相微萃取法监测气态的精确程度, 就需全方位确保气态采样及分析技术。

采集标准气体需要动态及静态两类方式, 例如, 要分析一家化工企业生产车间中大气挥发性的有机污染物, 便可采用动态及静脉的方式完成样品的采集工作。通过动态收集样品, 运用风扇将样品吹到萃取涂层中;静脉方式是放置到其余样品中完成取样。两种方式通过对比, 可明确静态取样的萃取量越占动态取样的70%-85%, 精密程度较动态取样低。在大气监测中, 污染物包含羧酸类、甲醛及胺类污染物等, 大都采用衍生化反应, 将非挥发性的分析物衍生为挥发性分析物, 以此增强分析物与涂层、基层分配系数, 达到提升固相微萃取技术监测敏锐度的目的。

2. 在土壤环境中的监测应用

针对土壤环境监测并不直接运用固相微萃取技术, 而是要给样品加热, 把固体挥发的化合物收集到顶空, 再运用顶空技术加以萃取。该办法多用于土壤样品中, 一些专业人士采用溶胶-凝胶策略, 进而制造出羧基硅油的SPME探头, 该方式监测土壤样品无疑是可行的, 并能萃取多环芳烃, 该类涂层可忍耐380℃的高温, 并能保持较长的使用寿命, 具有固相微萃取技术的一般优势。相较于传统意义上的顶空固相微萃取技术, 可显著地降低吸附所用的时长。

3. 应用水源环境中的监测

水源环境的污染在化工行业污染中较严重, 不少地方均已大力治理水源污染, 对其监测也十分关键。目前, 水源环境的监测大都运用顶空萃取及直接萃取的办法, 当然, 具体运用哪一类办法, 需通过污染物加以明确, 污染物不同, 监测方法自然各异。近年来, 涂层及联用技术得到了全面运用, 并有效地推进了固相微萃取技术的改进和创新。

二、超临界二氧化碳萃取技术的优势及应用

超临界二氧化碳技术是近年来研发成功的新型萃取方法, 主要优势表现在速度快捷、操作简便、易于控制、效率较高。该技术得到化学工业生产的广泛关注, 是一项效果较好的样品预处理工艺, 主要运用在对化工固体样品的处理及利用。然而, 由于超临界二氧化碳技术对装备的要求较苛刻, 因此, 在一定程度上也限制了自身应用的范围。据最新研究, 爱20MPa的大气压强、60℃的气温条件、40min的时长限制下, 通过对比超临界二氧化碳萃取及溶剂洗脱技术的结果, 显示利用超临界二氧化碳的萃取效率要高于溶剂洗脱的效率。

三、快速溶剂萃取技术检测法

化工行业生产中不可避免地产生一定量的有机污染物, 它们具有相应的生物累积性, 还有个别痕迹量的有机物危害极大, 因此, 需要一类超痕迹量污染物的检测方案。快速溶剂萃取技术指的是在高压、高温环境下, 从固体物质中提取有机物的自动化办法, 有助于探测及分析环境内土壤及泥等固相物质内所含有的挥发性或半挥发性的有机物, 这类办法的优势在于所需有机溶剂的量相对较少, 回收程度高, 反应速率快, 一度被国际上一些国家评为萃取的标准办法, 并遥遥领先于其余技术。

快速溶剂萃取技术的具体工作原理如下:首先, 需在高压下萃取, 液体的沸点通常伴随压力的增加而提升, 例如, 丙酮在正常压力下的沸点为56.3℃, 而在5个大气压的环境下, 其沸点>100℃, 液体对溶质的溶解能力明显超过气体对溶质的溶解能力, 所以, 需在温度增高的情况下依然确保溶剂的液态, 需通过加压使溶剂加到收集瓶及萃取池中;其次是在增高的温度下完成萃取, 一般而言, 当温度从50℃上升至150℃时, 因水分溶解度的提升, 便助于微孔的可利用性, 在温度增高的条件下, 可减弱成由溶质分子、样品基体活性方位的偶极吸引力所引发对方基体与溶质之间的强作用力, 加速溶质分子的动力解析进程, 减少解析中所需要的活化能, 使溶剂粘度下降, 并降低溶剂同样品基体的外表张力, 溶剂更好地润滑样品基体, 便于被溶剂同被萃取物质之间的接触。