氣相色譜儀測(cè)定—污泥發(fā)酵中的揮發(fā)性脂肪酸VFAs
VFAs樣品處理
各種VFA的定性和定量分析采用氣相色譜法進(jìn)行。測(cè)定前，樣品先用中速定性濾紙過濾，再用0.45μm的濾膜進(jìn)行壓濾式過濾，濾液收集在1.5mL的氣相色譜專用的棕色小瓶中，然后往每一小瓶中加入50～150μL的3%的H3PO4，以確保每一樣品的pH值小于6.0〔119〕。
儀器配置和使用條件
氣相色譜儀(FID氫火焰檢測(cè)器)
色譜柱DB-WAX30m×0.32mm×0.25mm
載氣氮?dú)?流速為50mL/min，沒有進(jìn)行分流設(shè)置)
進(jìn)樣器和、檢測(cè)器溫度為200℃和220℃。
柱箱程序升溫，110℃運(yùn)行2min，10℃/min的速度升溫到180℃。
定性分析
采用保留時(shí)間定性，經(jīng)過預(yù)分析測(cè)定，試驗(yàn)中剩余污泥水解酸化產(chǎn)物主要為六種短鏈脂肪酸，圖2.1為其相應(yīng)的出峰時(shí)間。圖中2min左右的峰值為雜峰，除此之外，從左到右6個(gè)峰依次是乙酸、丙酸、異丁酸、正丁酸、異戊酸、正戊酸，其相應(yīng)的保留時(shí)間分別大約為4.63min、5.59min、5.96min、6.71min、7.24min和8.11min左右，此圖為標(biāo)準(zhǔn)樣品的色譜圖，水樣圖中各有機(jī)酸的峰值大小不同，而出峰時(shí)間基本上在上述保留時(shí)間范圍內(nèi)。
定量分析
采用外標(biāo)法進(jìn)行定量分析，按照峰面積計(jì)算水樣中各種酸的濃度〔120〕。首先將各種標(biāo)準(zhǔn)酸按照其濃度和含量配成一系列的標(biāo)準(zhǔn)濃度，從氣相色譜上測(cè)出其不同濃度和相應(yīng)峰面積對(duì)應(yīng)的六種酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線；然后將水樣中對(duì)應(yīng)于不同保留時(shí)間的峰面積代入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線，從而得到各種有機(jī)酸的濃度值；最后將各種有機(jī)酸以COD的單位進(jìn)行加和得到總的VFAs。式(1)、(2)為各種酸的濃度計(jì)算公式。表1為六種標(biāo)準(zhǔn)酸的濃度和含量及其標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的沸點(diǎn)。表2為六種短鏈脂肪酸的名稱及相應(yīng)的COD值。
表1 各種有機(jī)酸的密度、含量和沸點(diǎn)(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)
Table2.1 Density,content,and boiling point of different VFAs(at standard state)
名稱 藥品等級(jí) 密度(g/mL) 含量(%) 沸點(diǎn)(℃)
乙酸 分析純 1.05 99.5 118.1
丙酸 分析純 0.991～0.995 99.5 137～141
異丁酸 化學(xué)純 0.955～0.961 99.0 154.5
正丁酸 化學(xué)純 0.946～0.950 98.5 161～165
異戊酸 化學(xué)純 0.936～0.942 100 173～176
正戊酸 化學(xué)純 0.929～0.937 98.0 184～187
表2 污泥發(fā)酵產(chǎn)生的6種有機(jī)酸的特性
Table 2.2 Characteristics of 6 VAFs produced in excess activated sludge fermentation
產(chǎn)物 碳原子數(shù)量 分子量(MW)(g/mol) COD(gCOD/mol) COD/MW (gCOD/mol)
乙酸 2 60.05 64 1.07
丙酸 3 74.08 112 1.51
異丁酸 4 88.11 160 1.82
正丁酸 4 88.111 60 1.82
異戊酸 5 102.13 208 2.04
正戊酸 5 102.13 208 2.04
Ci·Vi/Cs·Cs=Ai·As (1)
因?yàn)樵囼?yàn)中Vi=Vs=1μL所以式(2.1)可以寫作：
Ci/Cs =Ai·As (2)
式中：Ci—樣品中有機(jī)酸的濃度，mg/L
Vi—樣品的進(jìn)樣體積，試驗(yàn)中取1.0μL
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