气相法测VFA样品呈乳白色（怀疑为脂肪），离心也去除不掉，怎么办？

更新时间2018-12-31 08:45:37

VFA是污水处理厂污泥消化处理过程的最终产物。其原理是利用兼性菌和厌氧菌的作用使污泥中的碳水化合物、类脂化合物（主要是脂肪）和蛋白质等大分子复杂化合物水解为小分子化合物。VFA是其中的主要产物。包括乙酸、丙酸、丁酸和戊酸，它的含量反应了污泥消化彻底性的程度，与污泥消化处理工程中总碱度等主要参数有很大的相关性，可据此分析工程的运行情况。所以，进行VFA各项指标分别测定的意义很大。

      本文研究了针对污泥样品VFA测定的前处理方法，同时在参考了污水中VFA的测定方法基础上，通过一系列实验确定了测定污泥VFA的色谱条件，进行了污水处理厂污泥消化过程中部分污泥样品VFA测定的实际应用。

1.实验部分

1.1仪器及工作条件：

Varian公司CP3800气相色谱仪。

色谱条件：2m×ф3mm玻璃柱，担体：GDX，固定相：10％PEG-20M+磷酸/C.W.D(80-100目)。进样口温度250℃，初始温度160℃，以10℃/min的速率升至220℃，不分流进样，FID检测器，检测器温度：240℃；空气流量360ml/min，氢气流量30ml/min；以氮气做载气，流量为30ml/min。

离心机（r：0-5000r/min），微量注射器：10μl，150ml具塞三角瓶，1.5ml样品瓶

1.2 试剂：

1.2.1 1：3HCl溶液；

1.2.2  VFA混合储备液：

乙酸、丙酸、丁酸和戊酸，均为分析纯。分别配制成10000ng/μl的储备液。

1.2.3 工作液：

临用时，将2.2.2之储备液分别稀释100倍和200倍，浓度分别为100ng/μl和 50ng/μl。

1.3 样品的前处理

1)     取适量样品，用1：3盐酸水溶液调节pH值＝3，静置5min，以3000r/min的速度离心分离10min，

2)     用倾倒法将上清液缓缓倒至一个具塞三角瓶中；

3)     用注射器吸5-10ml上清液，经0.45μl滤头过滤至样品瓶中，置于气相色谱仪的自动进样器上待测。

1.4 测定

1.4.1标准曲线

依次以100ng/μl工作液0.4、1.0、1.6、2.0μl（三种VFA的量分别为20、50、80、100ng）和50ng/μl工作液2、3μl （四种VFA的量分别为200和300 ng）的混标进样测定峰高值（mv），制作标准曲线。

1.4.2样品的测定

    取1μl经2.3中处理后的样品测定，测定结果见下表：

          污泥样品的测定值及加标回收率（%）

样品名称    VFA项目   测定值   加标量(ng)   加标测定值   加标回收率（％)  

1X1N    乙酸   289   100   369.8   80.8  

丙酸    228   100   309.5   81.5  

丁酸   57.0   50   104.6   95.2  

戊酸   49.52   50   105.6   112.2  

1X1X     乙酸   95.0   50   137.0   84.00  

丙酸    32.73   20   50.10   86.85  

丁酸   9.217   20   26.20   84.92  

戊酸   8.513   20   26.98   92.34  

1X2X    乙酸   55.80   50   111.2   110.8  

丙酸    21.28   20   44.70   117.1  

丁酸   6.490   20   24.10   88.05  

戊酸   7.024   20   24.77   88.73  

2.结果与讨论

2.1污泥样品的前处理

2.1.1样品清液的提取

污水处理厂中污泥消化池的进泥（浓缩污泥）和一级消化、二级消化后的出泥的性状是：含固率为1-8％（10000-80000mg/L），与水完全混合呈粘性，经静沉后只有少量较大直径的颗粒物下沉。所以无法靠静置和过滤形成清液。且因污泥样品中的氧含量几乎为零，易因厌氧作用而膨胀上浮，所以样品采集后必须立即进行前处理。实现液固分离的方法是调节样品至一定pH值条件下离心分离。

经实验发现，溶液pH值在5以上时，各组分的峰响应值都较低。随着pH值的降低，特别是pH值小于4后，各组分的响应值升高较快，峰型也明显变锐。这是因为当水溶液呈中碱性时，溶液中H+较少，VFA多以有机酸根离子的形式存在；分子态的VFA少，因此响应值低。随着pH值逐渐下降，溶液中H+增多，VFA分子也随之增加，色谱响应值提高。

    综合响应信号和VFA分子稳定性等因素，选择pH=3条件。

2.2色谱条件的选择

2.2.1温程

    选择温程为190-200℃，因这几种VFA的沸点范围在110-185℃，且活化分子比例增高，有利于色谱峰响应值的提高。

2.2.2进样口温度

      经试验，选择进样口温度为240℃。

2.3VFA组分的次序和峰高

出峰按照乙、丙、丁、戊的顺序，在同样的浓度下，乙酸的峰较其他组分高，这可能是因为乙酸的分子体积小，运动速度快，再加上沸点低，易从样品中逸出，这样，分子间相互碰撞，形成活化分子的机会较多，因此检测的灵敏性也就高。从丙酸到戊酸，随着分子量的增加，分子体积增大，沸点也随之升高，即使在较高的温度下，分子间的碰撞几率也不如低分子VFA大。所以，峰高较低。从图2中看，戊酸的峰高明显低于乙酸。

      从实际样品检测情况看，乙酸、丙酸的含量高于丁酸和戊酸。这是因为丙酸、丁酸和戊酸还能通过一些产酸菌（见式2和式3）继续分解成为乙酸，也就是说，在消化降解过程中会不断增加样品中乙酸的含量，而乙酸是VFA的最简单形式，只有在进入下一步中温消化（40-60℃）工艺中方能继续降解为CH4；所以在这一阶段中乙酸的含量明显高于其他VFA。

 

CH3CH2CH2COOH + 2H2O ＝ 2CH3COOH + 2H2                     （1）

CH3CH2COOH + 4H2O  ＝  2CH3COOH + 3H2 ＋ 2CO2            （2）

2.4 检出限和线性范围

    乙酸的检出限为0.5mg/L 丙酸、丁酸和戊酸地检出限均为1mg/L，所有项目的线性范围均为20-200mg/L。

3.结论

    本方法具有较高的响应值和测定值，较好的加标回收率，检出限低，并有较宽的线性范围。通过在日常污泥消化工程的检测实践中应用，效果良好，