[發明專利]模擬半揮發性有機污染物在多相體系中吸附行為的裝置及應用

在審

• 申請號: 201510675128.2
• 申請日: 2015-10-19
• 公開（公告）號: CN105203646A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 郭志勇;花修藝;董德明;蘭馨輝
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N30/00
• 分類號: G01N30/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王淑秋;王恩遠

技術領域

本發明屬于環境科學技術領域，具體涉及一種在實驗室條件下模擬半揮發性有機污染物在多相體系中吸附行為的裝置及應用。

技術背景

關于半揮發性有機污染物(如有機氯農藥和多環芳烴等)在水環境中分布及遷移轉化行為的已有研究表明，它們很少以真溶解態的形式存在于水中，絕大部分與水中的各種無機和有機的、生命和非生命的固相物質結合，這些影響污染物環境行為的固相物質主要以生物膜、懸浮顆粒物和表層沉積物三種形式存在，它們與水相一起組成了決定污染物在水體中環境行為的復雜多相體系。

長期以來，人們對水環境中的各類污染物同時在多種固相物質共存體系中的吸附特征研究相對較少。污染物在自然水體固相物質上的吸附研究主要集中在特定污染物在特定物質或組分上的吸附規律、影響因素及吸附機理的研究。這樣的實驗通常忽略了共存于同一體系中作為吸附劑的多種固相物質間的相互作用對吸附的影響。在很大程度上并不能達到對天然條件下水環境中多相體系的真實模擬。已有研究表明，同一水體中的三種固相物質在一定條件下是可以相互轉化的，例如，懸浮顆粒物通常是生物膜形成的核心骨架，而隨著生物膜的老化和脫落，生物膜的部分組分會進入水中發生懸浮而轉化為懸浮顆粒物；懸浮顆粒物的沉降與表層沉積物的再懸浮也是彼此形成的來源之一，此外，生物膜覆蓋于表層沉積物表面也會導致兩者的相互作用及轉化。因此，污染物在三者及水相間的分配規律必然會由于各個固相的共存而與單一的固相與水相存在時的規律有所不同。并且開展污染物在多相體系中環境行為研究對揭示污染物在真實水環境中的環境行為及作用機理具有重要意義。

本課題組于2006年研發了一種“模擬溶解態物質在多相體系中分配行為的裝置及應用(專利號：ZL200610016855.9)”，該裝置被廣泛應用于實驗室內模擬研究溶解態的污染物，特別是重金屬等無機污染物，在水環境多相體系中分配行為領域。然而，由于半揮發性有機污染物不同于重金屬等無機污染物，其具有揮發性，會在開放體系中由于揮發作用而導致其在體系中損失。此外，有機污染物更易于被各種材料(如濾膜、有機玻璃等)所吸持。因此，目前并沒有一種能夠適用于開展半揮發性有機污染物在多相體系中吸附行為研究的模擬多相體系裝置。理想情況下的該類裝置除能夠對水相中的各個固相物質進行隔離、溶解性物質能在整個體系內平衡分布外，還應避免體系中的有機污染物受其他作用的影響而導致損失。

發明內容

本發明的目的是提供一種實驗裝置，通過該實驗裝置可以隔離水相中多種固相物質，并能使半揮發性有機污染物在該裝置中的各相間達到分配平衡，進而通過此裝置對該類污染物在水環境多相體系中的吸附行為進行實驗室模擬研究。

本發明能夠人工模擬在水環境中某種半揮發性有機污染物，如滴滴涕、林丹、五氯酚等有機氯農藥和多環芳烴等，在一至三種固相物質間的分配行為，例如模擬天然水環境條件下生物膜、懸浮顆粒物和表層沉積物三種固相物質和水相共存的多相體系，能夠使各固相物質始終保持隔離，半揮發性有機污染物可以在體系中自由移動，同時揮發性物質由于揮發作用而導致的在體系中的損失會受到控制，研究某半揮發性有機污染物在該多相共存體系中各固相物質上的吸附特征。

本發明所述的模擬半揮發性有機污染物在多相體系中吸附行為的裝置，其由外室和內室組成，內室放置在外室內側底部，且受外室空間的限制，內室始終保持穩定直立狀態，且每個內室彼此分立；固相物質分別加入到各內室中，能夠保持隔離狀態；外室和內室中充滿事先配制好的含某種半揮發性有機污染物的水溶液至瓶滿，由密封材料對外室進行密封，從而減少半揮發性有機污染物從水溶液中揮發。將該實驗裝置放置于恒溫(可控制溫度范圍5～30℃)振蕩器中振蕩一定時間(1～15天)，振蕩速率為40～100r/m，使污染物在裝置中的各相間可達到分配平衡。

進一步地，密封材料由內而外依次為錫紙薄膜(用途為防止有機污染，厚度為0.01～0.028mm)、M封口膜(用途為塑形固定，型號為PM996，厚度為0.12～0.13mm)和塑料保鮮膜(用途為進一步密封，厚度為0.03～0.07mm)，用橡膠皮筋對封口后的外室瓶口進行捆綁密封。

進一步地，外室是玻璃錐形瓶，個數為1，內室是玻璃燒杯，個數為3-4個；玻璃燒杯通過玻璃錐形瓶的瓶口，放置在玻璃錐形瓶的底部。

利用本發明所述裝置，在實驗室條件下模擬半揮發性有機污染物在多相體系中吸附行為的應用：

(1)模擬多相體系中固相物質對半揮發性有機污染物吸附的動力學實驗：