一种碱性发酵污泥及其上清液中壬基酚的联合检测方法
【专利摘要】本发明提供了一种碱性发酵污泥及其上清液中壬基酚的联合检测方法。该方法包括以下步骤：将碱性发酵液离心，取其上清液，并过膜，再进行固相萃取，氮吹，定容、过膜后采用高效液相荧光检测器测定。本发明方法中壬基酚测定的加标回收率达到144.5%±5.9%。离心后倒去上清液的底泥，冷冻干燥后超声萃取，氮吹、定容、过膜后采用高效液相荧光检测器测定。本发明方法中壬基酚测定的加标回收率对干污泥中平均加标回收率分别为97.08±2.70%。
【专利说明】一种碱性发酵污泥及其上清液中壬基酚的联合检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种壬基酚的检测方法，更具体地涉及一种碱性发酵污泥及其上清液中壬基酚的联合检测方法。
【背景技术】
[0002]壬基酚聚氧乙烯醚作为一种典型的非离子表面活性剂，其具有良好的润湿、乳化、分散和去污能力而被广泛应用于纺织、造纸、工业和家庭洗涤等领域。然而在其最终排放至环境体系中后易发生降解而产生壬基酚等环境激素类物质，其具有较强的生理毒性。这些代谢化合物在水体环境中吸附于悬浮颗粒物中并通过物理、化学及生物作用沉积于水体底部，最终在底栖生物体系富集，从而可通过食物链进入人体而严重威胁人类健康。现有研究表明壬基酚在河水中的浓度达10 yg /L时就会导致虹鳟鱼的生殖异常，而污水处理厂出水中的壬基酚含量也已达到20-300 μ g/L的级别。
[0003]现有技术中已存在水样中壬基酚检测的多种相关报道，例如:邓琴等(“高效液相色谱法检测土壤中的壬基酚”，《环境科学与管理》，第35卷第8期，2010年8月，第82-84页)报道了一种土壤中壬基酚的提取和含量测定方法，其将土壤样品经二氯甲烷索氏提取、旋蒸浓缩，然后用色谱流动相溶解，直接采用高效液相色谱直接紫外光检测分析，具有快速、灵敏、准确的特点。
[0004]郝瑞霞等(“固相萃取-气相色谱-质谱-选择离子法检测污水中壬基酚”，《环境科学》，第27卷第11期，2006年11月，第2222-2227页)采用固相萃取-气相色谱_质谱和选择性离子定量分析方法对水样中壬基酚同分异构体总量进行了定量检测，并准确地反映了各种异构体的组成，又排除了背景离子的干扰，确保了方法的选择性、准确度和精密度。
[0005]朱俐等(“溶剂浮选-高效液相色谱法测定水体中双酚A、辛基酚和壬基酚”，《理化检验-化学分册》，第46卷，2010年，第167-169页)采用正辛醇为溶剂对水样中的壬基酚等进行溶剂浮选分离和富集，并对水样溶液的酸度、通入速率、浮选时间等进行探究，浮选完成后去上层清液供高效液相色谱分析用，并采用标准加入法进行了回收试验。
[0006]尽管上述现有技术中已有多种检测壬基酚的手段，然而却仍缺乏污泥(如发酵污泥)中壬基酚的有效检测方法。这是由于污水处理厂回流污泥成分复杂，特别是经过厌氧发酵的污泥，成分更为复杂，如何有效避免发酵污泥中复杂成分的干扰，从而确保检测的准确性、可信性，这对检测手段的配合和工艺参数的选择都具有很高的要求。
[0007]由此可见，构建一种发酵污泥中壬基酚的有效测定方法是十分必要的。基于上述考量，本发明人经过大量科学研究和实验探索，旨在开发一种碱性发酵污泥及其上清液中壬基酚的联合检测手段，以满足工业应用的需要。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种碱性发酵污泥及其上清液中壬基酚的联合检测方法。[0009]本发明提供的一种碱性发酵污泥及其上清液中壬基酚的联合检测方法，具体步骤如下:
(1)将经碱性发酵的污泥离心；
(2)将污泥离心后的上清液过膜，采用C18固相萃取小柱进行萃取、氮吹、定容、过膜，然后采用高效液相荧光检测器进行测定；具体为:将污泥离心后的上清液过滤膜，取滤过的上清液5 mL，然后向其中加入壬基酚，配制成一定浓度的溶液，并取过滤后上清液5 mL不投加壬基酚，用于测背景值；采用I mol/L的盐酸调节样品的pH = 3±0.5，采用500 mg的C18固相萃取小柱进行萃取，经固相萃取小柱活化、上样、淋洗、抽真空、洗脱，最后氮吹、定容、过膜后采用高效液相荧光检测器测定；
(3)离心倒去上清液后的底泥，经冷冻干燥、有机溶剂超声萃取、氮吹、定容、过膜，然后进行高效液相测定。具体为:所述步骤(3)中采用如下具体步骤:取下层污泥，冷冻干燥，称取定量干污泥加入一定量的壬基酚，并取0.1 g干污泥不投加壬基酚，用于测背景值，然后加入有机溶剂进行第一次超声萃取，离心分离，得到上清液和污泥；向所得污泥中加入有机溶剂进行第二次超声萃取，离心分离，得到上清液和污泥；合并两次超声后的上清液，氮吹，定容、过膜后进行高效液相测定。
[0010]在本发明的联合检测方法中，作为一种优选方式，所述步骤(I)中采用如下具体步骤:将从污水处理厂取来的污泥回流浓缩污泥浓度至14000-20000 mg/L，加10 mol/L的NaOH调节至pH = 10 土 0.5，进行碱性发酵，取发酵后的污泥，过筛后进行离心固液分离，得下层污泥和上清液。
[0011]在本发明的联合检测方法中，作为一种优选方式，所述步骤(2)中上清液优选过
0.45 μ m-ι μ m的水相滤膜。
[0012]在本发明的联合检测方法中，作为一种优选方式，所述步骤(2)中的固相萃取小柱的活化采用5 X 3 mL的甲醇和3 X 3mL的pH = 3的超纯水,流速I mL/min。
[0013]在本发明的联合检测方法中，作为一种优选方式，所述步骤(2)中的上样采用
0.8-1 mL/min 的流速。
[0014]在本发明的联合检测方法中，作为一种优选方式，所述步骤(2)中的淋洗采用甲醇/水体积比为1:9的甲醇溶液。
[0015]在本发明的联合检测方法中，作为一种优选方式，所述步骤(2)中的抽真空是指淋洗后抽真空20-30 min。
[0016]在本发明的联合检测方法中，作为一种优选方式，所述步骤(2)中的洗脱是指5X 3 mL的甲醇/ 二氯甲烷的溶液洗脱，其中甲醇和二氯甲烷的体积比为3:7。
[0017]在本发明的联合检测方法中，作为一种优选方式，所述步骤(2)、(3)中的氮吹均是指在40°C水浴的氮气下吹脱至干。
[0018]在本发明的联合检测方法中，作为一种优选方式，所述步骤(2)、(3)中的定容、过膜均是指I mL甲醇定容后过0.22-0.45 μ m有机相滤膜后加2 mL棕色小瓶子。
[0019]在本发明的联合检测方法中，作为一种优选方式，所述步骤(2)、(3)中的高效液相检测条件为:流动相为乙腈和水，采用梯度洗脱；洗脱梯度为0-4 min 60%乙腈、4-7 min90%乙腈、7-13 min 100%乙腈；柱温箱温度为30°C;荧光检测器的激发波长为270 nm，发射波长为310 nm。[0020]在本发明的联合检测方法中，作为一种优选方式，所述步骤(3)中的第一次超声萃取的有机溶剂为3 mL的甲醇和丙酮(体积比1:1)。
[0021]在本发明的联合检测方法中，作为一种优选方式，所述步骤(3)中的第二次超声萃取的有机溶剂为3 mL的甲醇和二氯甲烷(体积比1:1)。
[0022]作为本发明的一种优选方式，所述步骤(3)中的两次超声的功率均为100 W，频率为37 Hz，超声时间为15 min。
[0023]在本发明的联合检测方法中，作为一种优选方式，所述步骤(3)中的每次超声后离心的时间为10 min,转速7000转/min。
[0024]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1、本发明方法可以实现碱性发酵后复杂污泥成分中壬基酚的测定，有效避免污泥中复杂成分的干扰。
[0025]2、本发明方法中上样体积少(只需50ml)，减少了固相萃取的时间。
[0026]3、本发明方法中洗脱采用易挥发的二氯甲烷且溶剂用量少，减少了氮吹时间。
[0027]4、 本发明方法中操作简便，污泥中壬基酚的测定无需有机溶剂固相萃取，减少了操作步骤，降低了生产成本。
【具体实施方式】
[0028]下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。
[0029]实施例1
(1)取某地污水处理厂回流污泥，静置浓缩到20000mg/L，调节至pH=10进行碱性发酵，过I mm筛后离心固液分离，得到上清液和下层污泥。
[0030]考量步骤⑵中洗脱液的比例
(2)将污泥离心后的上清液过滤膜，各取取滤过的上清液5mL，然后向其中加入壬基酚，配制成I mg/L浓度的溶液，并取过滤后上清液5 mL不投加壬基酚，用于测背景值；制备共计12个样本，采用I mol/L的盐酸调节样品的pH = 3±0.5，采用500 mg的C18固相萃取小柱进行固相萃取，固相萃取小柱活化采用5 X 3 mL的甲醇,3 X 3 mL的pH=3的超纯水平衡柱子，上样的流速保持I mL/min，上样后采用10%的甲醇淋洗，淋洗后抽真空10min，洗脱采用5 X 3 mL的不同体积比的甲醇和二氯甲烷洗脱液以I mL/min的流速洗脱。洗脱液中甲醇和二氯甲烷的体积比分别为4:6、3:7、2:8，每个比例做4个平行样。最后在40°C水浴的氮气下吹脱至干、I mL甲醇定容后过0.22-0.45 μ m有机相滤膜后，加入2 mL棕色小瓶子，采用高效液相荧光检测器测定。测定采用不同洗脱液下的平均回收率(由于污水处理厂取来的剩余污泥本身含有壬基酚，所以部分测定的回收率超过100%)，实验结果见表1。
[0031]表1
【权利要求】
1.一种碱性发酵污泥及其上清液中壬基酚的联合检测方法，其特征在于:具体步骤如下: (1)将经碱性发酵的污泥离心； (2)将污泥离心后上清液过膜，采用C18固相萃取小柱进行萃取，氮吹、定容、过膜后采用高效液相荧光检测器进行测定；具体为:上清液过水相滤膜，取滤过的上清液5 mL，然后向其中加入壬基酚，配制成溶液，并取过滤后上清液5 mL不投加壬基酚，用于测背景值，用采用1 mol/L的盐酸调节样品的pH = 3 ± 0.5，采用500 mg的C18固相萃取小柱进行萃取，经固相萃取小柱活化、上样、淋洗、抽真空、洗脱，最后氮吹、定容、过膜后采用高效液相荧光检测器测定； (3)倒去上清液后的底泥，经冷冻干燥、有机溶剂超声萃取、氮吹、定容、过膜后进行高效液相测定；具体为:取下层污泥，冷冻干燥，称取干污泥0.1g加入壬基酚，并取干污泥0.1g不投加壬基酚，用于测背景值，然后加入有机溶剂进行第一次超声萃取，离心分离，得到上清液和污泥；向所得污泥中加入有机溶剂进行第二次超声萃取，离心分离，得到上清液和污泥；合并两次超声后的上清液，氮吹，定容、过膜后进行高效液相测定。
2.根据权利要求1所述的一种碱性发酵污泥及其上清液中壬基酚的联合检测方法，其特征在于:所述步骤(1)中采用如下具体步骤:将从污水处理厂取来的污泥回流浓缩污泥浓度至14000-20000 mg/L，加10 mol/L的NaOH调节至pH = 10 土 0.5，进行碱性发酵，取发酵后的污泥，过筛后进行离心固液分离，得下层污泥和上清液。
3.根据权利要求1所述的一种碱性发酵污泥及其上清液中壬基酚的联合检测方法，其特征在于:所述步骤(2)中上清液过0.45 μM-1μ m的水相滤膜；固相萃取小柱的活化采用5 X 3 mL的甲醇和3 X 3 mL的pH = 3的超纯水活化C18固相萃取小柱。
4.根据权利要求1所述的一种碱性发酵污泥及其上清液中壬基酚的联合检测方法，其特征在于:所述步骤(2)中上样的流速是0.8-1 mL/min;淋洗采用甲醇/水体积比为1:9的甲醇溶液；抽真空是指淋洗后抽真空20-30 min;洗脱是指5 X 3mL的甲醇/ 二氯甲烷的溶液洗脱，其中甲醇和二氯甲烷的体积比为3:7。
5.根据权利要求1所述的一种碱性发酵污泥及其上清液中壬基酚的联合检测方法，其特征在于:所述步骤(3)中的第一次超声萃取的有机溶剂为3 mL的体积比为1:1的甲醇和丙酮混合液；第二次超声萃取的有机溶剂为3 mL的体积比为1:1的甲醇和二氯甲烷混合液。
6.根据权利要求1所述的一种碱性发酵污泥及其上清液中壬基酚的联合检测方法，其特征在于:所述步骤(3)中的两次超声的功率均为100 W，频率为37 Hz，超声时间为15min ;每次超声后离心的时间为10 min,转速7000转/min。
7.根据权利要求1所述的一种碱性发酵污泥及其上清液中壬基酚的联合检测方法，其特征在于:所述步骤⑵和⑶中的氮吹均是指在40°C水浴的氮气下吹脱至干；定容、过膜均是指采用I mL甲醇定容，过0.22、.45 μ m有机相滤膜后，加入2 mL棕色小瓶子。
8.根据权利要求1所述的一种碱性发酵污泥及其上清液中壬基酚的联合检测方法，其特征在于:所述步骤(2)和(3)中的高效液相检测条件为:流动相为乙腈和水，采用梯度洗脱；洗脱梯度为0-4 min 60%乙腈、4-7 min 90%乙腈、7-13 min 100%乙腈；柱温箱温度为.30 ℃ ;荧光检测器的激发波长为270 nm，发射波长为310 nm。
【文档编号】G01N30/88GK103913535SQ201410112025
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】严媛媛, 王晓, 任婕, 房阔, 姚博涛, 周琪 申请人:同济大学