煤瀝青中毒性多環(huán)芳烴含量的分析檢測(cè).pdf

1、煤焦油瀝青(Coal Tar Pitch，CTP)簡(jiǎn)稱煤瀝青，是以煤焦油為原料，經(jīng)過(guò)蒸餾提取餾分（輕油、酚油、萘油、洗油和蒽油等）后的殘留物，主要是由大于3環(huán)的多環(huán)芳烴（PAHs）、含 O、N、S的雜環(huán)化合物以及少許炭粒構(gòu)成。在國(guó)內(nèi)，煤瀝青產(chǎn)能過(guò)剩，價(jià)格低廉，但其具有良好的潤(rùn)濕、粘附和抗油浸蝕性能，所筑路面摩擦系數(shù)大，因此有許多學(xué)者致力于煤瀝青路用性能的研究。煤瀝青中含有部分EPA優(yōu)先監(jiān)控的16種PAHs，作為筑路材料，這16種多環(huán)芳烴

2、會(huì)對(duì)人體和生態(tài)環(huán)境造成較大的危害，因此，本文重點(diǎn)研究了煤瀝青中EPA優(yōu)先監(jiān)控的16種PAHs含量的檢測(cè)方法、煤瀝青中PAHs在水中浸出規(guī)律和受熱時(shí)瀝青煙釋放規(guī)律，希望這些能夠?yàn)槊簽r青的路用研究提供參考。
　　本文選用了5種不同性質(zhì)和來(lái)源的煤瀝青樣品作為研究對(duì)象，用甲苯進(jìn)行抽提，對(duì)抽提液進(jìn)行氣相色譜—質(zhì)譜（GC-MS）檢測(cè)分析，定性確定主要成分；又分別建立了氣相色譜（GC）法和柱層析—高效液相色譜（HPLC）法來(lái)對(duì)甲苯抽提液中EPA

3、優(yōu)先監(jiān)控的16種PAHs的定量分析方法，并對(duì)兩種方法進(jìn)行了對(duì)比；利用GC-MS和GC研究了煤瀝青水浸取物中PAHs的成分及含量，考察了浸取時(shí)間、浸取溫度、液固比、pH、煤瀝青種類對(duì)浸取液中EPA優(yōu)先監(jiān)控PAHs含量的影響，比較透徹地研究了煤瀝青水浸取物的成分和多環(huán)芳烴浸出規(guī)律，對(duì)以后煤瀝青路用過(guò)程中可能存在的對(duì)水體污染的危害提供了一個(gè)參考；此外，利用本試驗(yàn)室自己建立的煤瀝青煙產(chǎn)生與富集裝置和熱重分析儀（TG）對(duì)兩種煤瀝青進(jìn)行煤瀝青煙的分

4、析，研究了加熱速率、加熱終溫、煤瀝青種類對(duì)瀝青煙中EPA優(yōu)先監(jiān)控PAHs含量的影響。所得主要結(jié)論如下：
　?。?）用甲苯作溶劑對(duì)煤瀝青抽提10h能夠得到良好的抽提效果。煤瀝青甲苯抽提液中的芳烴主要是四環(huán)和五環(huán)芳烴，多為 EPA優(yōu)控芳烴的同分異構(gòu)體、同系物等；雜環(huán)芳烴為含N、O、S的化合物。GC法測(cè)定的煤瀝青中EPA優(yōu)控PAHs含量范圍在91.88g/Kg～116.96 g/Kg之間，其中中溫煤瀝青中的含量高于高溫煤瀝青，但BaP當(dāng)

5、量毒性小于高溫煤瀝青。
　?。?）甲苯抽提液中 EPA優(yōu)控16種PAHs可以通過(guò)柱層析來(lái)凈化和預(yù)分離，洗脫溶劑依次為石油醚、甲苯和石油醚混合液(v:v=1:1)、甲苯。柱層析-HPLC法能夠有效分析煤瀝青中PAHs含量，且具有良好的準(zhǔn)確度，尤其對(duì)同分異構(gòu)體苯并[b]熒蒽和苯并[k]熒蒽具有很好的分離效果。
　　（3）對(duì)比兩種分析方法，GC法更加方便快捷，但是不能分離苯并[b]熒蒽和苯并[k]熒蒽；柱層析-HPLC法可以分析出

6、苯并[b]熒蒽和苯并[k]熒蒽，但是前處理過(guò)程復(fù)雜，操作繁瑣，所需時(shí)間多，實(shí)驗(yàn)成本高。
　　（4）GC-MS結(jié)果顯示，煤瀝青水浸取物中主要為四環(huán)以下化合物，其中 EPA監(jiān)控的多環(huán)芳烴有苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘；水浸取物中含氮雜環(huán)芳烴含量占65.93％，含O雜環(huán)芳烴占23.79%。煤瀝青顆粒中PAHs的水浸出量隨浸取時(shí)間的增加而增加，2h接近平衡；溫度越高，浸出量越大，在30℃時(shí)水中多環(huán)芳烴濃度為122.92ug/L，60℃時(shí)水中P

7、AHs的濃度可達(dá)382.35ug/L；在60℃下，酸性條件能夠增加多環(huán)芳烴的浸出量，軟化點(diǎn)越高的煤瀝青浸出的PAHs越少，其水浸取液的BaP當(dāng)量毒性也小。
　?。?）煤瀝青的熱重分析表明，煤瀝青失重主要有干燥脫水和脫氣階段、輕質(zhì)組分揮發(fā)和重質(zhì)組分的分解階段、熱縮聚階段，其中第二個(gè)階段是主要失重階段；用GC法測(cè)定兩種煤瀝青在120℃、140℃、160℃、180℃下釋放煙氣中PAHs含量，結(jié)果表明同一操作溫度下，中溫煤瀝青產(chǎn)生的瀝青煙