【摘要】 Wang[1]等人总结了目前使用液相色谱有机碳检测和有机氮检测(LC-OCD-OND)对污泥样品中的有机物进行表征和定量的知识，这些污泥样品与污泥处理过程有关，通过将有机物分为生物聚合物、构建块、腐殖质、低分子量(LMW)酸、低分子量中性和无机胶体。

污泥中有机物的存在对污泥脱水、厌氧污泥消化、资源化(如蛋白质)回收、去除污泥中的污染物(如重金属)以及污泥液固消化液的后处理都起着重要的作用。Wang[1]等人总结了目前使用液相色谱有机碳检测和有机氮检测(LC-OCD-OND)对污泥样品中的有机物进行表征和定量的知识，这些污泥样品与污泥处理过程有关，通过将有机物分为生物聚合物、构建块、腐殖质、低分子量(LMW)酸、低分子量中性和无机胶体。此外，总结了这些馏分在不同污泥处理工艺中的命运、相互作用、去除和降解。强烈建议在LC-OCD-OND分析之前，对不同细胞外聚合物(EPS)层中的有机成分进行标准化提取程序。使用LC-OCD-OND分析污泥样品中的腐殖质物质时应谨慎进行。综上所述，他们的研究不仅为今后利用LC-OCD-OND表征污泥有机质的实验和实践提供了理论基础和技术指导，也为咨询工程师和其他参与污泥处理的专业人员提供了宝贵的资源。

 

污泥中的有机物是废水处理过程中形成的一种复杂的生物衍生物质。在污泥脱水方面，在分子水平上，有机物的大小、重量、组成、结构和聚集等因素对污泥的脱水能力有显著影响。了解有机物的特性和环境动态对于污泥处理方法的效率最大化至关重要。

 

总有机碳(TOC)分析仪通常用于测量样品中的TOC含量。很多方法只能检测全部或几乎全部的“碳”含量，而不能提供分馏信息。其他化合物特异性技术，如气相色谱-质谱(GC-MS)用于检测挥发性高或衍生性挥发的有机物，不适用于热不稳定的化合物；而高效液相色谱法(HPLC)或液相色谱-质谱法(LC-MS)适用于极性范围广的化合物。然而，这些特定于化合物的技术只擅长检测那些目标部分，对于其他部分，数据太吓人或不可解释。因此，需要一种将凝聚参数的广泛适用性与识别化合物的准确性相结合的方法。

 

液相色谱法有机碳检测和有机氮检测(LC-OCD-OND)的发展填补了这一空白，从定量和定性两方面为了解有机成分的存在及其影响提供了有效手段，并提供了分离信息。LC-OCD-OND方法提供了对有机化合物存在和影响的全面了解，使其在各种应用中非常有益。在DOM领域，已经发表了多篇综述论文。虽然学术界对DOM进行了广泛的探索和回顾，但系统记录LC-OCD-OND在污泥样品DOM表征中的使用的研究有限，这突出了科学界进一步探索和讨论的必要性。

 

图1. LC-OCD-OND的发展历史。[1]

 

LC-OCD-OND的工作原理是：将有机混合物通过液相色谱分离，然后通过紫外检测(UVD)和有机碳检测(OCD)进行检测。OCD过程与TOC分析仪的经典方案密切相关，通过酸化，“无机”二氧化碳的净化，TOC氧化为二氧化碳，“有机”二氧化碳的净化，并使用非色散红外(NDIR)进行检测。此外，Grantzel反应器的薄膜能够利用185 nm波长进行氧化，在水中的穿透小于0.1 μm。在这个波长，氧化自由基直接由水本身产生，不需要引入额外的氧化剂。

 

图2. 单个污水污泥样品的六个馏分用于OC和UV (254 nm)检测。[1]

 

选择合适的方法来表征污泥样品中的有机物至关重要地与污泥处理系统的设计、控制和操作联系在一起。该文综述了LC-OCD-OND在污泥脱水、污泥厌氧消化、污泥资源化和污染物去除以及污泥液体和固体消化液后处理过程中对污泥样品中有机物的分析。有机组分分为腐殖质、构建块、低分子量酸、低分子量中性、生物聚合物和无机胶体。特别是对于污泥脱水，亲水生物聚合物，特别是分子量小于20 kDa的蛋白质，被确定为影响污泥脱水性的关键有机成分;在厌氧污泥消化过程中，经过污泥预处理后，随着可溶性有机成分的增加，腐殖质物质被LCOCD-OND鉴定为抗AD的关键难降解化合物。对于未来的工作，在LC-ODOND分析之前，需要建立不同EPS层有机成分的标准化提取流程，并且需要更加重视利用LC-OCD-OND分析污泥样品中的腐殖质物质。

 

[1] Wang, R., Nabi, M., Jiang, Y., & Xiao, K. (2024). Characterizing properties and environmental behaviors of organic matter in sludge using liquid chromatography organic carbon detection and organic nitrogen detection: A mini-review. Environmental Research, 262, 119900.

 

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