[发明专利]一种污泥中溶解性有机物分子组成的解析方法

说明书

本发明提供了一种污泥中溶解性有机物分子组成的解析方法，该方法采用电渗析对从污泥中提取的溶解性有机物组分DOM样品进行脱盐纯化处理，最大程度保留其原始有机质含量和组分，活性污泥中的DOM回收率高达98.9％，厌氧消化污泥中的DOM回收率高达74.4％，而且能够保持污泥中的溶解性有机物的性质不被破坏，同时结合FT‑ICR MS能够全面的解析污泥中DOM的分子组成。相较于固相萃取纯化处理技术，本发明的提供的电渗析脱盐处理技术，缩短了实验时间和节省了实验成本，为污泥溶解性有机质的分析处理提供新的方法，为污泥处理处置与资源化提供方法学支撑。

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥中溶解性有机物分子组成的解析方法

背景技术

污泥是污水处理厂的主要副产物，其含水率高、成分复杂且富集重金属、有机污染物等大量有害成分，给后续污泥资源化利用带来巨大挑战。国内污泥中的有机质组分占据污泥总体含量的40％-60％，国外高达60％-80％。同时近年来逐步颁布的环境法律条令督使环境领域加大对污泥资源化的实施力度，许多研究提出对污泥中有机质进行生物质资源化的必要性。基于此，人们提出了各种污泥处理处置技术，如脱水、调理、热水解、厌氧消化、好氧堆肥、热解碳化和填埋处理等。这些处理过程中污泥中DOM(溶解性有机物)的变化同时引起了学者们的广泛关注，但由于DOM的高度复杂性和异构性，之前的研究主要集中于使用光谱技术来表征样品DOM的结构特性，这无法在分子水平上对DOM的组成和化学多样性进行全面和深入的研究。近年来，一些质谱方法已被应用于废水和水体DOM的表征，特别是高分辨率的电喷雾电离耦合傅立叶变换离子回旋共振质谱(ESI FT-ICR MS)分析，利用其超高的分辨率和高质量精度可以确定每个高度复杂样品分子离子峰的元素组成。使用特定的数据处理和解析方法，我们可以进一步增强单个分子的信息(例如，元素组成和结构性质、饱和度和芳香度等)，这已被证明是在分子水平上分析DOM的非常强大的工具，极大地提高了我们在分子水平上对DOM的理解。

在使用FT-ICR MS质谱分析之前，DOM通常需要脱盐纯化处理。这对于高盐浓度的样品至关重要，并将直接影响后续的仪器测试和分析。迄今为止，固相萃取(SPE)因其使用方便、重现性好、萃取率高、能同时保留极性和非极性DOM化合物等优点，已成为分离水中DOM的一种广泛使用的方法。其中，固相萃取柱(如PPL、C18和HLB)可以在单个收集中广泛覆盖DOM成分，其回收率在20％到80％之间。然而，经过SPE-PPL处理后，其芳香结构优先被排除，生物聚合物的回收率非常低，这意味着在处理SPE吸附材料中的高分子量化合物(多糖、蛋白质等)时应谨慎使用PPL等纯化方式。同时对于污泥DOM，固相萃取柱并没有显示出高的有机物回收效率，这可能表明固相萃取柱无法广泛的富集DOM的所有成分。因此，迫切需要开发更精准的测定污泥中DOM的解析方法。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供了一种污泥中溶解性有机物分子组成的解析方法。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明提供一种污泥中溶解性有机物分子组成的解析方法，所述溶解性有机物包括蛋白质、腐植酸和多糖，所述解析方法包括以下步骤：

步骤S1，污泥中溶解性有机物组分的提取：

采用低温碱热处理法提取污泥中溶解性有机物组分，取适量污泥样品，通过pH调节剂调节至预设pH值，置于水热反应器中，惰性氛围下加热搅拌，然后离心过滤，取上清液即为溶解性有机物溶液；

步骤S2，电渗析脱盐纯化：

将溶解性有机物溶液稀释至第一预设浓度，在恒定电流密度及稳压条件下电渗析脱盐处理至预设电导率，得脱盐溶解性有机物溶液；

步骤S3，傅里叶变换离子回旋共振质谱分析：