活性炭如何处理含酚废水

活性炭能吸附苯酚那是确定的，而且现在好多含酚废水的处理就是用活性炭来吸附的。

至于如何提高活性炭对苯酚的吸附性能这是一直都有好多学者在研究的。其中一个研究方向是改性活性炭，就是改变活性炭的表面官能团。

改性一般分有氧化改性、还原改性和负载金属改性。

1、氧化改性

目的是提高活性炭表面的酸性含氧基团的含量。如羧基、酚羟基、酯基等，同时增强了表面的极性，一方面活性炭与水的亲和力增大了，另一方面活性炭对极性有机物的亲和力也增大了。

大多数学都都是采用HNO3对活性炭进行改性，当然还有用到H2O2 H2SO4、HCl、HClO3等。

2、还原改性

目的是提高活性炭表面的含氧性基团的比含量，增强活性炭的非极性。

通常用到的还原剂有H2、N2、NaOH等

不同用途的活性炭应采用不同的改性方法。不一定是改性后就一定会对某种物质的吸附量大大的增强，有时却会使其变小。有学者总结说，还原改性活性炭对水溶液中的有机物的吸附有更好的效果；氧化改性和还原改性活性炭对气态极性有机物的吸附有更好的效果。

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活性炭对苯酚的吸附对环境质量有什么意义

保护环境

保护环境。苯酚是一种有害物质,可以对环境造成很大的伤害,活性炭对苯酚有吸附作用和,可以更好的保护环境质量有,活性炭是由木质、煤质和石油焦等含碳的原料经热解、活化加工制备而成。活性炭的苯酚吸附性能受比表面积和表面官能团的共同影响，这对于活性炭的制备和改性有指导意义。活性炭去除废水中的苯酚物质后安全排...

不仅仅是在苯酚中，根据官能团的概念，苯环本来就是一种官能团！

但实际应用中，经常不把它当作官能团处理而已。目的是为了突出更活泼的官能团。高考题中不存在这类问题，高考题中会明确指明诸如“含氧官能团”等字眼，以避免歧义！

一、概述

国外对原油酸性组分研究起步较早。以往人们对有机酸的研究比较关注，主要是因为羧酸一直被当成是油气从生源母质形成原油的中间产物，而且在有机－无机相互作用的过程中脂肪酸扮演着举足轻重的作用。

原油酸性组分中最早得到结构确认的化合物是饱和环烷酸(Derungs，1956)。环烷酸成分约占原油中全部有机酸的50%或者更高(朱日彰，1991)。按照环的结构类型，可以将原油羧酸分为链状脂肪酸、类异戊二烯酸、单环环烷酸、多环环烷酸和芳香羧酸类(Lochte和Littmann，1955Seifert和Teeter，1970表1－2)，有时还可能包括无机酸。另外一类可能影响原油酸值的化合物主要为低分子量的弱酸性烷基苯酚类化合物。例如Samadova和Guseinova(1993)发现阿塞拜疆高酸值原油中烷基苯酚类化合物是羧酸类含量的2～7倍。Mckay等(1975)通过对非烃类(含氮化合物如咔唑类，氨基化合物，以及含硫化合物等)进行综合分析，认为Wilmington原油中酸性化合物(质量分数)28%是羧酸，28%是酚类，28%是吡咯类，16%是氨类化合物。这可以大致反映原油中的酸性化合物组成。

原油及石油产品中的高分子有机酸主要是环烷酸，它是一种具有臭味难挥发的无色液体，不溶于水，但易溶于油品、苯、醇及乙醚等有机溶剂。Lochte和Littman(1955)首次对原油中环烷酸的结构进行了解剖，发现环烷酸是石油酸中最主要的成分，其含量可达90%以上。环烷酸相对分子质量较大，分布范围在100～1000之间，碳数范围约在C7－C70之间。环烷酸结构以一环、二环、三环为主，还有一定量的四环、五环的环烷酸。其中主要是一元酸，芳环结构的芳香酸含量很低。炼油实践表明，各馏分油中的酸值随沸程范围而改变，沸程越高，酸值越大，尤其当沸点大于300℃以后的馏分，其酸值急剧上升。因此，环烷酸成分主要集中在300℃以上的重质馏分油中，其平均相对分子质量在300以上，是生产各种油品添加剂的极好原料，如润滑油清净分散剂、防锈剂、燃料油的分散稳定剂等。石油酸含量随原油中环烷烃含量的增加而增加，石油酸含量一般为(质量分数)1%～2%，C6以下为脂肪酸，C7－C10为以环烷酸占绝大多数和脂肪酸的混合物，C10－C14为烷基环烷酸，C14－C20环烷酸主要分布在润滑油馏分中。

表1－2 原油中常见的有机酸类型(甲酯化)

随着地球化学测试技术的发展，人们对原油中有机酸成分的认识逐渐深入。Tomczyk等(2001)报道了取自SanJoaquinVallay的原油石油酸类型分布。原油经历过喜氧生物降解(TAN=5.19mgKOH/g)，通过萃取分析甲酯化的酸性组分发现其中40%(质量分数)并不是羧酸，只有10%的酸性化合物含有两个氧原子(羧基)，同时大约50%的羧酸含有氮杂原子和25%的羧酸含有硫原子。像硫醇等酸性含硫化合物容易消失，这是因为它们很容易在空气中被氧化。以往有人曾经提出来源于微生物的氨基酸可能是原油中酸性组分的主要来源。

电喷雾(ESI)傅里叶变换离子回旋共振(FT－ICR－MS)质谱技术的发展为石油酸的分析提供了一种新途径，Qian等(2001)通过高分辨率质谱分析南美重油样品，发现该样品中一元酸碳数分布范围为C15—C55，有1～6个脂肪环和1～3个芳环。在原油中已鉴定出的酸性组分包括O1、O2、O3、O4、N、N2、NO、NO2、SO、SO2、SO3、O2S和NS等多种杂原子组合，酸性化合物分子量分布范围一般在200～1000Da之间(Hughey等，2004，2007Kim等，2005Rogers，2005)，表明其成分复杂。因此，单纯用常规气相色谱和气相色谱－质谱技术研究酚类和烷基酸等高挥发性成分无法完全了解原油酸性组分的真实面貌。

不同文献中石油酸的组成数据差异较大，原因之一是采用了不同的实验分析方法，而更重要的是不同原油样品中石油酸组成各不相同。最近的一些研究工作主要是针对石油酸实验方法先进性的描述，缺乏对原油中石油酸组成的系统研究。

二、原油酸性组分与原油总酸值的相关性

表1－3为作者在加拿大地质调查局分析的原油样品中酸性组分(AF)和酸甲酯组分(FAMES)含量。如图1－2所示，除了从塔里木盆地取得的3个原油样品(TK101、S48和TK713)因酸化压裂影响了总酸值测定结果之外，所有其他从原油中分离出的酸甲酯组分含量(FAMES)与原油总酸值(TAN)具有很好的对应关系(r2=0.76)∶TAN(mgKOH/g)=0.5756×FAMES(mg/g)。同时，傅里叶红外光谱分析表明，甲酯化前的酸性组分中含有大量极性芳香族成分，导致原油酸性组分含量(AF)与原油总酸值(TAN)相关性很差。

表1－3原油酸性组分(AF)和酸甲酯组分(FAMES)含量

续表

图1－2 从中国、苏丹和加拿大原油中分离出来的酸甲酯组分含量FAMES)与原油总酸值(TAN)的对比关系

由于油砂抽提物黏度超出常规总酸值测定方法所适用的技术范畴，因此无法从商业实验室得到其总酸值数据。为弥补这项缺陷，初步采用酸甲酯组分含量(FAMES)与原油总酸值(TAN)的相关性来计算油砂抽提物的总酸值(表1－4)。

三、石油酸的官能团组成

为了解石油酸官能团组成特征，作者对一些原油/油砂抽提物及其分离出的酸性组分和酸甲酯组分，分别进行傅里叶红外光谱分析。图1－3为不同研究区代表性原油/油砂抽提物全油、酸性组分及酸甲酯组分傅里叶红外光谱图。

表1－4 油砂抽提物的酸性组分(AF)和酸甲酯组分(FAMES)含量以及原油总酸值(TAN)计算结果

图1－3 苏丹代表性高酸值原油(TAN=4.68mgKOH/g)全油(a)、酸性组分(b)及酸甲酯组分(c)的傅里叶红外光谱图(一)

图1－3 苏丹代表性低酸值原油(TAN=0.15mgKOH/g)全油(a)、酸性组分(b)及酸甲酯组分(c)的傅里叶红外光谱图(二)

图1－3 中国渤海湾盆地代表性高酸值原油(TAN=3.39mgKOH/g)全油(a)、酸性组分(b)及酸甲酯组分(c)的傅里叶红外光谱图(三)

图1－3中国渤海湾盆地代表性低酸值原油(TAN=0.39mgKOH/g)全油(a)、酸性组分(b)及酸甲酯组分(c)的傅里叶红外光谱图(四)

图1－3 西加拿大盆地代表性高酸值原油(油砂抽提物TAN=15.40mgKOH/g)全油(a)、酸性组分(b)及酸甲酯组分(c)的傅里叶红外光谱图(五)

图1－3 西加拿大盆地代表性低酸值原油(TAN=0.23mgKOH/g)全油(a)酸性组分(b)及酸甲酯组分(c)的傅里叶红外光谱图(六)

(一)原油/油砂样品

如图1－3所示，原油/油砂样品均显示出相似的傅里叶红外光谱特征，具体表现在:①极强的脂肪族吸收峰，分别对应于脂肪族基团伸展(3100～2800cm－1)、弯曲(1460和1377cm－1)和旋转振动(720cm－1)②存在芳香烃吸收峰(约1600cm－1和900～700cm－1)③部分样品在1800～1600cm－1波段出现吸收峰，显示存在含氧化合物。

(二)原油/油砂样品中分离出来的酸性组分

如图1－3所示，原油/油砂样品酸性组分与原始原油/油砂样品相比，对应于脂肪族基团伸展(3100～2800cm－1)、弯曲(1460和1377cm－1)和旋转振动(720cm－1)吸收峰明显减弱，而含氧官能团(1800～1600cm－1波段吸收峰)和芳香基吸收峰(约1600cm－1和900～700cm－1波段)显著增强，显示酸性组分中存在大量的含氧和芳香族化合物。

(三)原油/油砂样品中酸性组分甲酯化产物

如图1－3所示，经过酯化，原油/油砂样品酸甲酯组分与原油酸性组分相比，芳香族成分大为降低对应于脂肪族基团伸展(3100～2800cm－1)、弯曲(1460和1377cm－1)和旋转振动(720cm－1)吸收峰仍然明显但各类含氧官能团(1800～1600cm－1)吸收峰显著增强，羰基、多环醌类和苯酚等含氧基团在苏丹高酸值原油酸甲酯组分中大量富集。渤海湾盆地原油酸甲酯组分中则缺少多环醌类，而西加拿大高酸值油砂抽提物酸甲酯组分中硫氧化合物为主要成分。

原油酸值与原油本身及其酸甲酯组分的傅里叶红外光谱所反映的有机官能团特征的关系将在后续的章节中分地区展开讨论。

四、高分辨率质谱揭示石油酸元素组成与化合物类型

原油中酸性化合物相对分子质量一般不大于1000，主要分布在200～800之间，对应分子碳原子数一般分布在C10－C60，不同原油中酸性化合物相对分子质量存在较大差异，平均分子质量分布在420～550之间。下面以辽河油田欢127井原油的高分辨率质谱为例，说明石油酸元素组成与化合物类型研究方面的相关进展。图1－4a是该原油傅里叶转换质谱图，横坐标是质荷比，纵坐标为相对丰度图1－4b和图1－4c为图1－4a的局部放大。在图1－4b中可以看到相差14.01565个质量单位的质谱峰系列，这些化合物具有相同的杂原子数量而相差不同个—CH2—亚甲基单元，只要鉴定出其中的一个分子组成，其他化合物很容易得到鉴定。通过精确分子质量可以在10－6误差范围内确定化合物分子式。同时，根据相邻同位素质谱峰强度，可以验证鉴定结果的可靠性及是否有不同化合物重叠在一起。图1－4c中8号峰即为4号峰的13C同位素峰。

(一)原油高分辨率质谱资料解释

由高分辨率质谱分析结果可以得到三个层次的组成信息(以欢127井原油为例，如图1－5所示):分子组成类型，即分子中C、H、O、N、S等原子的组合方式，一般将主要元素(C和H)的组成表示为分子缩合度及分子量大小，根据分子中含O、N、S杂原子组成不同的类型(如图1－5a)，表示不同杂原子类型化合物的相对丰度相同类型化合物根据分子不饱和度，即分子中双键和环的数目分为不同的组，而用分子通式CnH2n+ZOoNnSs中Z值大小反映同一类型不同缩合度化合物相对分布(图1－5b)对于同一组化合物，分子组成中相差n个—CH2—，其分布特征反映该组化合物分子量分布(如图1－5c)。石油酸性组分除常规的含有O2分子结构类型外，还有N1、NO、N1O2、O1、O3和O4等多种杂原子类型O2类化合物分子缩合度分布范围在0(脂肪酸)～－34之间不同缩合度化合物相对丰度趋于正态分布，但每一种缩合度化合物碳数分布规律并不一致。

图1－4 欢127井原油Neg－ESI－FTMS质谱图

当实验使用仪器磁场强度为7.0T时，在450Da质量数附近可得到大约100000的分辨率。这种分辨能力并不能精确分析出原油中所有化合物分子式构成，但对丰度相对较高的化合物仍然能够得到比较可靠结果。为保证解释结果的可靠性，可以仅对相对丰度较高的N、NO、NO2、O、O2、O3、O4类化合物进行定性，以这些化合物在质谱图上的相对丰度作为依据半定量地确定它们的相对含量。

如图1－5所示，O1类化合物在大部分样品中含量不高，但个别样品中O1类的相对丰度超过O2，鉴定出的CnH2n+ZO类化合物中Z值最大值一般为－6，而这一缩合度正好和烷基酚类一致。由于人们已经证实石油中普遍存在苯酚类化合物，因此可以确定原油中O1类化合物主要为酚类，即O原子以羟基的形式联结在芳环上。

图1－5 高分辨率质谱反映的化合物组成信息

O2类化合物在大多数原油中丰度显示最强，分子通式为CnH2n+ZO2的化合物Z值分布在0～－34之间。分子中含有两个氧原子的化合物可能为羧酸或者二元醇。由于醚和酮在负离子ESI条件下难以电离，因此原油中O2类化合物分子中至少含有1个羟基。同时，由于二元醇的最小分子缩合度为Z=2，而原油样品中见到的Z值最大为0，故此可以推断原油中O2类化合物以羧酸为主。

O3和O4类化合物在石油中含量一般较低，分子中含有1个羟基和1个羧基，或2个羧基。由于在负离子ESI模式下O3和O4类化合物的鉴定需要考虑小分子O1和O2在两个O2之间缔合的因素(Smith等，2006)，对这些化合物类别的鉴定需要慎重。

由于碱性氮化物在负离子ESI条件下不能被电离，原油样品高分辨率质谱中见到的N类化合物主要是非碱性氮化物。利用常规色谱－质谱等手段在石油及石油产品中鉴定出的非碱性氮化物主要有吡咯、吲哚、咔唑和苯并咔唑等，但前两者稳定性差，一般不会在原油中存在。反映N类化合物分子缩合度的Z值最大值一般为－15，这一数值与烷基咔唑对应从热力学稳定性角度分析，Z=－15的N类化合物也最可能是咔唑。同时，N类化合物在大部分原油中表现出Z=－21和Z=－27优势，两者正好与苯并咔唑和二苯并咔唑类化合物的分子组成一致。因此可以推断，原油中N类化合物主要为吡咯类非碱性氮化物。N类化合物Z值下限为－43，但主要分布在－15～－27之间，即分子缩合度介于咔唑和二苯并咔唑之间。

NO和NO2类化合物可解释为氮化物分子上另带有1个羟基或羧基，但由于缺乏这些化合物单个分子组成数据，目前尚无法对它们结构类型明确定性。

(二)根据石油酸元素组成与化合物类型进行原油分类

作者研究了来自中国辽河、渤海、塔河、新疆和苏丹等油田的原油样品，发现所有样品中都含有N1和O2化合物，在大多数原油中二者之和占已定量的O2、N1、NO、N1O2、O1、O3和O4等7类化合物相对丰度的80%以上，而且不同原油之间存在明显差异。以O2为例，其相对丰度占7类化合物的1%～93%之间同时，在不同类型化合物相对丰度接近的原油，它们的石油酸分子缩合度和碳数分布也存在很大差异。根据高分辨率质谱揭示的杂原子类型、缩合度、碳数分布，我们将原油分为5种类型。下面分别描述不同组成类型的石油酸组成特征。

1.A类原油

环烷酸占绝对优势，以一—三环环烷酸为主。代表性样品为新疆9区浅层原油，油藏深度为618～606m，原油总酸值10.7mgKOH/g。其O2类化合物碳数分布如图1－6所示。多数高酸值原油具有A类组成特征，O2类相对丰度占50%以上，脂肪酸含量较低或很低，环烷酸一般以二环为主，一环和三环也有较高相对丰度，主峰碳出现在C25附近。

图1－6 A类原油O2类化合物的碳数分布图

2.B类原油

环烷酸占优势，以四－五环环烷酸为主。根据O2类化合物Z值分布图中Z=－8和Z=－10两条曲线的分布特征将B类原油分为两个亚类。

其中，B－1亚类原油中四环和五环环烷酸在O2类化合物中占绝对优势，在较宽碳数范围内四环和五环环烷酸均为主要的O2类化合物。代表性原油样品采自辽河油田清5井，储层深度为2050.6～2073.1m，原油总酸值为1.86mgKOH/g，其O2类化合物碳数分布见图1－7。

图1－7 B－1类原油O2类化合物的碳数分布图

B－2亚类原油中低碳数区域低缩合度环烷酸为主，而在C30和更高碳数区域四环和五环环烷酸优势明显。代表性原油样品为辽河油田洼70井沙三段储层，储层深度为1434.3～1457.6m，原油总酸值为4.48mgKOH/g。其O2类化合物碳数分布见图1－8。

图1－8 B－2类原油O2类化合物的碳数分布图

四环和五环环烷酸对应的Z值为－8和－10，但Z=－8和－10的化合物也可以是芳羧酸，高分辨率质谱并不能区分这两类化合物的结构类型，虽然B－1和B－2亚类原油均以Z=－8和Z=－10两类化合物为主，但后者的O2碳数分布在Z=－8和Z=－10两条曲线上，在高于C30后有一明显突跃，可能与较高丰度的四环和五环环烷酸有关，五环环烷酸可能主要是藿烷酸，而四环环烷酸可能与甾烷酸(或其异构体)有关。

3.C类原油

C类原油有机酸以脂肪酸为主，根据原油中含N和O2类化合物的相对丰度，将C类原油分为两个亚类。

C－1亚类原油，O2类化合物占绝对优势，且以脂肪酸为主。代表性样品为辽河油田高101井2168.6～2162.9m井段的原油，原油总酸值为3.76mgKOH/g。其O2类化合物碳数分布见图1－9。

图1－9 C－1亚类原油O2类化合物的碳数分布图

C－2亚类原油中N类化合物占优势，含有较多的NO和NO2类化合物，O2以脂肪酸为主。代表性样品为辽河油田曙116井3996～4050m井段原油，原油总酸值为11.9mgKOH/g，O2类化合物碳数分布特征与C－1亚类原油相似。

C类原油脂肪酸相对丰度远高于环烷酸，显示C16和C18脂肪酸优势，但并不一定是主峰，高碳数脂肪酸分布范围较宽且具有较强相对丰度。该类原油FTMS谱图中N类化合物丰度有高有低，大部分N丰度高的样品含有较高丰度的NO和NO2类化合物。

4.D类原油

D类原油中含氮化合物丰度与含氧化合物相比占绝对优势，以N1类化合物为主。代表性样品为塔河油田S77井5965～6000m井段原油，原油总酸值为0.77mgKOH/g，其O2类化合物碳数分布见图1－10。其中O2类化合物含量很低，Z=0和Z=－2曲线显示明显的C16和C18优势。

图1－10 D类原油O2类化合物的碳数分布图

5.E类原油

E类原油含有大量卤代烃。代表性样品为塔河油田TK101井4557～4563m井段原油，原油总酸值高达20.0mgKOH/g，其O2类化合物碳数分布见图1－11。

质谱图中出现很强的间隔58个质量单位的峰簇，峰簇中峰数量、相对丰度以及相关两个质量单位的分布特征均与卤代烃的特征一致，但这些化合物的精确分子组成尚不能确定。该类原油虽然表现很高的酸值，但O2类化合物丰度很低，分布特征与低酸值的D类原油相似。

图1－11 E类原油FTMS质谱图

几种代表性原油的杂原子类型、O2类缩合度分布、N1类缩合度分布图分别如图1－12～图1－14所示。石油酸杂原子类型复杂，主要有N、NO、NO2、O、O2、O3和O4等杂原子类型，其中N和O2是丰度最高的化合物类型，不同类型化合物的相对丰度在不同原油中差异明显。如果不考虑地质因素，原油总酸值与其中某一石油酸化合物的含量之间没有明显的相关性。

图1－12 典型原油石油酸杂原子组成

五、酸性含氧化合物的分子组成

(一)研究现状

含氧化合物组成能够为研究原油成因及生物降解作用提供重要信息，这早已引起研究者的关注。虽然在一些沉积物或低熟原油中鉴定出了很多化合物类型，然而关于原油中含氧化合物的组成至今仍不是十分清楚，主要有两个原因:一是含氧化合物分离困难，原油中含氧化合物含量很低，分子量分布及极性差异很大，传统的分离方法很难在保证回收率的前提下实现高纯度分离另一方面原因是没有合适的分析表征手段，含氧化合物(如羧酸)极性较强，色谱分析前需要衍生化处理，气相色谱是目前分离单体化合物最有效手段，但只能分析原油中分子质量相对较小的化合物，同时含氧化合物异构体种类繁多，即使在高效毛细管气相色谱柱上也不能得到单体分离。

图1－13 典型原油石油酸中O2类化合物缩合度分布

图1－14 典型原油石油酸中N1类化合物缩合度分布

石油酸组成是近年来石油化学研究热点之一。最新有关石油酸的研究成果主要基于质谱技术对其分子类型分布的结果，通过软电离质谱得到石油酸的组成特点及分布规律。由于石油酸组成非常复杂，研究石油酸单体化合物的文献较少，分析手段一般为气相色谱—质谱法。

目前从原油中已经鉴定出的含氧化合物包括醚、醇、酮、羧酸、酚及酯类化合物，一些杂环含氧化合物(如二苯并呋喃)富集在芳烃样品中，非常容易检出，其他含氧化合物的分离比较困难小分子苯酚类化合物近年来被用于石油运移研究，大部分C0—C3苯酚单化合物已经通过标样得到准确鉴定醇、酮类化合物在原油中含量很低，目前主要对正构脂肪族醇、酮进行了结构鉴定。

羧酸类化合物是原油中含量最丰富的含氧化合物，相关研究报告最多。丁安娜等(2004)在大庆原油中鉴定出正构一元酸(C10—C33)、正构二元酸(C10—C25)、姥鲛烷酸、植烷酸、藿烷酸(C30—C33)和甾烷酸(C27—C29)等多种酸性化合物类型在一些低熟原油、生物降解原油(Jaffé和Gallardo，1993)、沉积物(Azevedo等，1994)或沥青质钌离子氧化产物(王培荣，2002)中存在相对丰度较高的甾、萜类羧酸化合物。

(二)高酸值原油中含氧化合物结构鉴定

高酸值原油石油酸经改性氧化铝吸附柱分离，通过气相色谱－质谱分析甲酯化酸性化合物组成，典型石油酸甲酯的总离子流色谱图如图1－15所示，3个样品谱图特征分别对应不同酸值的代表性原油。不同原油的石油酸组成差异很大，本节中所鉴定出的羧酸类化合物实际是其对应的甲基酯。鉴定出的单体化合物主要有脂肪酸、环烷酸、芳羧酸和内酯类等几种类型。

图1－15 典型石油酸甲酯总离子流色谱图(IS－1和IS－2为内标C12－C24为正构脂肪酸X为污染峰)

1.脂肪酸

根据FTMS质谱分析结果，石油酸分子式CnH2n+ZO2中Z值为0的化合物主要对应脂肪酸类，原油中普遍存在脂肪酸，但与环烷酸的相对浓度差异很大，辽河油田高1井原油中CnH2n+ZO2类化合物相对含量十分丰富，其脂肪酸甲基酯的质量色谱图如图1－16所示。m/z74、m/z88和m/z102分别代表正构、α位和β位甲基取代的长链脂肪酸，正构C16、C18脂肪酸在m/z74质量色谱图中显示较强的相对丰度，非常容易识别，正构脂肪酸分子碳原子数分布在C9—C34之间，大部分原油中都呈偶碳优势。姥鲛烷酸和植烷酸分别为m/z88和m/z102质量色谱图上的基峰。类异戊二烯类长链羧酸在几个低熟原油样品中含量很高，碳数分布在C17—C21之间，其他异构脂肪酸相对含量较低，分子结构难以鉴定。

图1－16 高1井原油脂肪甲酯质量色谱图

在一些脂肪酸含量较高的样品中鉴定出C16和C18不饱和脂肪酸，后者质量色谱图如图1－16所示，C16、C18不饱和脂肪酸在FTMS分析时可以看到Z=－2系列化合物异常的碳数分布，这些化合物理论上不应该存在于成熟原油中，可能来自取样和实验过程的污染，因为这两种化合物在自然环境中普遍存在。如果C16与C18不饱和脂肪酸是由污染带入，那么正构C16和C18的含量也可能存在不确定性，因为这两种化合物和不饱和脂肪酸一样容易由污染引入，而不同实验室间关于这两个化合物较差的实验重复性也可以作为这一推论的依据。

2.芳羧酸

关于芳羧酸的文献报道很少，Haug等(1968)在GreenRiver页岩抽提物中鉴定出一环和二环几个芳羧酸系列，Watson等(2002)在实验室中模拟石油生物降解过程，在降解初期的原油样品中分离出烷基苯羧酸系列化合物，认为芳羧酸是生物降解产物。在作者研究的样品中发现部分样品富含芳羧酸，如:渤海湾盆地PL19－3－2井DST2层、辽河油田兴603井等。芳羧酸的类型很多，包括一—五环的芳香酸，芳基骨架结构与芳烃化合物相对应。图1－17～图1－24为辽河油田兴603井原油中芳羧酸的质量色谱图，分别为烷基苯甲酸、烷基萘羧酸、三环芳羧酸、四环芳羧酸、五环芳羧酸、单芳甾烷酸及三芳甾烷酸。烷基苯类羧酸分布范围最宽，在质量色谱图中能够清晰地确定C0—C18烷基苯羧酸系列。

图1－17 烷基苯甲酸酯质量色谱图

图1－18 烷基萘羧酸酯质量色谱图

图1－19 烷基三环芳羧酸酯质量色谱图

图1－20 烷基四环(芘类)芳羧酸酯质量色谱图

3.环烷酸

图1－23～图1－25是常见环烷酸的质量色谱图。藿烷酸是较早被发现和鉴定的具有分子标志意义的一类重要酸性化合物，藿烷酸的形成被认为是藿烷遭受生物降解的产物，未降解原油一般不含藿烷酸，随着生物降解程度的增加，藿烷酸含量增加，而当生物降解非常严重时藿烷酸遭降解而消失。以前的研究表明，藿烷酸存在于生物降解原油中，而未降解和严重降解原油中藿烷酸含量较低。在我们研究过的绝大部分原油样品中均检测出藿烷酸，但它们的相对组成有较大变化。

图1－21 烷基四环(类)芳羧酸酯质量色谱图

图1－22 烷基五环(苯并芘类)芳羧酸酯质量色谱图

图1－23 单芳甾烷酸酯质量色谱图

图1－24 三芳甾烷酸质量色谱图

图1－25 三环萜烷及藿烷酸质量色谱图对应化合物鉴定见表1－5

表1－5 藿烷酸鉴定表

续表

4.内酯类化合物

在加拿大西部盆地大部分油砂样品中鉴定出了C10—C18脂肪酸内酯化合物，这些化合物的质量色谱图如图1－26所示，具有特征的m/z57、m/z71和m/z85碎片，容易误判为正构烷烃但它们的质谱图与正构烷烃的显著差别是等高质荷比的碎片强度在m/z85和m/z99之间存在明显的台阶。这些化合物是由β－、χ－或δ－羟基酸分子内脱水而成在成熟原油中不大可能是原生的。

图1－26 内酯类化合物m/z85质量色谱图及质谱图

六、石油酸的二维色谱/质谱鉴定

二维色谱技术是国外在20世纪90年代早期开始研发的新兴分析技术(Phillips和Liu，1992)。这项技术最先运用于环境样品分析，通过采用二重色谱联用，使得色谱分析复杂混合物的能力得到极大的改进(Dalluge等，2003Zrostlikova等，2003)。使用飞行时间质谱检测器，质谱图采集的速度可以达到每秒500张，进而满足样品分析时数据快速采集的要求。将这些色质的硬件条件与专用的质谱去褶合软件相结合，就可以得到分析过程中分离的单个化合物的质谱图。由于原油酸甲酯组分成分极为复杂，Hao等(2005)首先用加拿大合成油公司、Acros和Fluka公司的三个商业环烷酸样品进行了方法试验。

图1－27 Fluka环烷酸标样的二维色质重建总离子流色谱(下)和无环正构脂肪酸二维质量色谱图(上)

前人对商业环烷酸样品在甲酯化和季丁基甲基硅烷化后进行一维色质分析，重建总离子流色谱通常表现为一个大鼓包，无法分开三家公司生产的三个环烷酸样品。但是，运用二维色谱技术，我们可以得到许多分辩效果较好的色谱峰(图1－27)。从图1－27可以看出，利用特征的m/z87、m/z101、m/z115、m/z129和m/z143质量色谱图，可以检测各类无环正构脂肪酸(Z=0)的同系物分布。这里，由于m/z74质量色谱图强度较低，噪音明显，没有加入重建质量色谱图中。同样，利用m/z127、m/z141、m/z155、m/z169、m/z183、m/z197、m/z211、m/z225和m/z239质量色谱图，可以检测各类单环长链脂肪酸(Z=－2)的同系物分布(图1－28)。而且，三种环烷酸标样在这些化合物分布上的指纹特征是显著不同的。通过选取特定(X，Y)保留时间的化合物质谱图，并利用谱库检索，可以对这些化合物进行结构定性(图1－29)。运用二维色质，很难将这些环烷酸样品中的二环及其多环脂肪酸类(Z=－4，－6和－8)完全分离成单个化合物，进而提供足够的结构信息。实际运用二维色质分析原油和油砂样品，尚需要大量的实验室方法试验工作。

图1－28 三种环烷酸标样的二维色质无环正构脂肪酸(Z=0)和单环长链脂肪酸(Z=－2)的重建质量色谱图

图1－29 环烷酸标样的二维色质无环正构脂肪酸(Z=0)和单环长链脂肪酸Z=－2)的重建质量色谱放大图及单个化合物的质谱图

苯酚的氧化反应可以分为两种，一种是燃烧，苯酚在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和水；另一种是官能团被氧化，苯酚含有羟基所以比较活泼，久置的苯酚显粉红色，就是被空气氧化成对苯醌。

苯醌是一种常用的氧化试剂或脱氢试剂，因为它很容易被其它化合物还原为对苯二酚，从而能表现出氧化活性。其自身的氧化电位决定了1，4-苯醌能够在多种醇化合物共存的情况下选择性地氧化共轭的一级烯丙醇，如在二级醇和苄醇共存情况下选择性地将肉桂醇氧化为肉桂醛 。此外，采用1，4-苯醌作为脱氢试剂和水合氧化锆作为催化剂还能实现一级醇的氧化反应。

苯酚是重要的有机化工原料，用它可制取酚醛树脂、己内酰胺、双酚A、水杨酸、苦味酸、五氯酚、2，4-D、己二酸、酚酞n-乙酰乙氧基苯胺等化工产品及中间体，在化工原料、烷基酚、合成纤维、塑料、合成橡胶、医药、农药、香料、染料、涂料和炼油等工业中有着重要用途。

C6H6O(苯酚) + O2 === C6H4O2 (苯醌) +H2O这就是苯酚在空气中变成粉红色的原因.苯醌就是解构就是 6个碳的圆环上 2个CC双键对着放 再另外两个没有双键的C上都 都有碳氧双键

你后面那个打错了，应该是C6H5CH2OH。

同系物的概念，首先要结构相似的同类物质。虽然都有苯环，但是前一个-OH是直接接在苯环上的，所以前面的是酚。而后面那个-OH是接在碳链上的，是醇。不是同类，所以不是同系物

底泥对苯酚的吸附作用底泥对苯酚的吸附作用引言 底泥/悬浮颗粒物是水中污染物的源和汇。水体中有机污染物的迁移转化途径很多，如挥发、扩散、化学或生物降解等，其中底泥/悬浮颗粒物的吸附作用对有机污染物的迁移、转化、归趋及生物效应有重要影响，在某种程度上起着决定作用。底泥对有机物的吸附主要包括分配作用和表面吸附。 苯酚是化学工业的基本原料，也是水体中常见的有机污染物。底泥对苯酚的吸附作用与其组成、结构等有关。吸附作用的强弱可用吸附系数表示。探讨底泥对苯酚的吸附作用对了解苯酚在水/沉积物多介质的环境化学行为，乃至水污染防治都具有重要的意义。 本实验以两种不同组成的底泥为吸附剂，吸附水中的苯酚，测出吸附等温线后，用回归法求出底泥对苯酚的吸附常数，比较它们对苯酚的吸附能力。目录页CONTENTS PAGEP1.实验目的和 实验原理P2.仪器与试剂P3.实验步骤P4.数据处理Part1实验目的和实验原理Part 1Part 2Part 3Part 4*实验目的 &实验原理实验原理实验目的 试验底泥对一系列浓度苯酚的吸附情况，计算平衡浓度和相应的吸附量，通过绘制等温吸附曲线，分析底泥的吸附性能和机理。 本实验采用4-氨基安替比林法测定苯酚。即在pH 10.0 0.2介质中，在铁氰化钾存在下，苯酚与4-氨基安替比林法反应，生成的吲哚酚安替比林染料，其水溶液在波长510 nm处有最大吸收。用2 cm比色皿测量时，苯酚的最低检出浓度为0.1 mg/L。1. 绘制两种底泥对苯酚的吸附等温线，求出吸附常数，对比它们对苯酚的吸附能力并进行分析。2. 了解水体中底泥的环境化学意义及其在水体自净中的作用。Part2仪器与试剂Part 1Part 2Part 3Part 4*仪器 &试剂仪器(1) 恒温调速振荡器。(2) 低速离心机。(3) 可见光分光光度计。(4) 碘量瓶：150mL。(5) 离心管：25mL。(6) 比色管：50mL。(7) 移液管：2mL，5mL，10mL，20mL。试剂(1) 无酚水：于1L水中加入0.2 g经200活化0.5 h的活性炭粉末，充分振荡后，放置过夜。用双层中速滤纸过滤，或加氢氧化钠使水呈碱性，并滴加高锰酸钾溶液至紫红色，移入蒸馏瓶中加热蒸馏，收集流出液备用。本实验应使用无酚水。 注：无酚水应贮备于玻璃瓶中，取用时应避免与橡胶制品（橡皮塞或乳胶管）接触。Part 1Part 2Part 3Part 4*仪器 &试剂试剂(2) (2) 淀粉溶液：称取淀粉溶液：称取1g1g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，加沸水至可溶性淀粉，用少量水调成糊状，加沸水至100 100 mLmL，冷却，置冰箱保存。，冷却，置冰箱保存。(3) (3) 溴酸钾溴酸钾溴化钾标准参考溶液（溴化钾标准参考溶液（c c1/6KBrO31/6KBrO3 = 0. 1mol/L = 0. 1mol/L）称取）称取2.784 2.784 g g 溴酸钾溶于水中，加入溴酸钾溶于水中，加入10g10g溴化钾，使其溶解，移入溴化钾，使其溶解，移入1000 mL1000 mL容量瓶中，容量瓶中，稀释至标线。稀释至标线。(4) (4) 碘酸钾标准参考溶液（碘酸钾标准参考溶液（c c1/6KIO31/6KIO3 =0.0125 mol/L =0.0125 mol/L）称取预先在）称取预先在180180烘烘干的碘酸钾干的碘酸钾0.4458 g0.4458 g溶于水中，移入溶于水中，移入1000 mL1000 mL容量瓶中，稀释至标线。容量瓶中，稀释至标线。Part 1Part 2Part 3Part 4*仪器 &试剂试剂(5) (5) 硫代硫酸钠标准溶液（硫代硫酸钠标准溶液（cNacNa2 2S S2 2O O3 30.0125 mol/L0.0125 mol/L）：称取）：称取3.1 g3.1 g硫代硫酸钠溶于煮硫代硫酸钠溶于煮沸放冷的水中，加入沸放冷的水中，加入0.2 g0.2 g碳酸钠，释释至碳酸钠，释释至1000 mL ,1000 mL ,临用前，用碘酸钾标定。临用前，用碘酸钾标定。标定方法：取标定方法：取10.0 mL10.0 mL碘酸钾溶液置于碘酸钾溶液置于250 mL250 mL碘量瓶中，加水稀释至碘量瓶中，加水稀释至100mL100mL，加，加1g1g碘化碘化钾，再加钾，再加5mL 15mL 1：5 5硫酸，加塞，轻轻摇匀。置暗处放置硫酸，加塞，轻轻摇匀。置暗处放置5 min5 min，用硫代硫酸钠溶液滴定，用硫代硫酸钠溶液滴定至淡黄色，加至淡黄色，加1 mL1 mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚褪去为止，记录硫代硫酸钠溶液用量。淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚褪去为止，记录硫代硫酸钠溶液用量。按下式计算硫代硫酸钠溶液浓度（按下式计算硫代硫酸钠溶液浓度（mol/Lmol/L）：）：3450125.02322VVcOHOSNa式中：式中： V V3 3 硫代硫酸钠溶液消耗量，硫代硫酸钠溶液消耗量，mL mL ； V V4 4 移取碘酸钾标准参考溶液量，移取碘酸钾标准参考溶液量，mL mL ； 0.01250.0125碘酸钾标准参考溶液浓度，碘酸钾标准参考溶液浓度，mol/Lmol/L。Part 1Part 2Part 3Part 4*仪器 &试剂试剂(6) (6) 苯酚标准储备液：称取苯酚标准储备液：称取2 2.00 g.00 g无色苯酚溶于水中，移入无色苯酚溶于水中，移入1000 mL1000 mL容量瓶中，稀释至容量瓶中，稀释至标线（浓度为标线（浓度为2g/L2g/L）。在冰箱内保存，至少稳定）。在冰箱内保存，至少稳定1 1个月。个月。 标定方法：吸取标定方法：吸取10.00 ml10.00 ml，苯酚储备液于，苯酚储备液于250 mL250 mL碘量瓶中，加水稀释至碘量瓶中，加水稀释至100mL100mL，加，加10.0 mL 0.1 mol/L10.0 mL 0.1 mol/L溴酸钾溴酸钾溴化钾溶液，立即加入溴化钾溶液，立即加入5 mL5 mL，盐酸，盖好瓶塞，轻轻摇匀，盐酸，盖好瓶塞，轻轻摇匀，在暗处放置在暗处放置10 min10 min。加入。加入1 g1 g碘化钾，盖好瓶塞，再轻轻摇匀，在暗处放置碘化钾，盖好瓶塞，再轻轻摇匀，在暗处放置5 min5 min。用。用0.0125 mol/L0.0125 mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色，加入硫代硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色，加入1mL1mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去，记录用量。同时以水代替苯酚储备液作空白试验，记录硫代硫酸钠标准溶刚好褪去，记录用量。同时以水代替苯酚储备液作空白试验，记录硫代硫酸钠标准溶液滴定用量。苯酚储备液的浓度由下式计算：液滴定用量。苯酚储备液的浓度由下式计算：VcVV68.1521苯酚式中：式中：苯酚苯酚苯酚储备液的浓度苯酚储备液的浓度mg/mLmg/mL； V V1 1 空白试验中硫代硫酸钠标准溶液滴定用量，空白试验中硫代硫酸钠标准溶液滴定用量，mLmLV V2 2 滴定苯酚储备液时，硫代硫酸钠标准溶液滴定用量，滴定苯酚储备液时，硫代硫酸钠标准溶液滴定用量，mLmLV V 取用苯酚储备液体积，取用苯酚储备液体积，mLmLc c 硫代硫酸钠标准溶液浓度，硫代硫酸钠标准溶液浓度，mol/Lmol/L； 15.6815.681/61/6苯酚摩尔质量，苯酚摩尔质量，g/molg/mol。Part 1Part 2Part 3Part 4*仪器 &试剂试剂(7) 苯酚标准中间液（使用时当天配制）：取适量苯酚储备液，用水稀释，苯酚标准中间液（使用时当天配制）：取适量苯酚储备液，用水稀释，配制成配制成10g/mL苯酚中间液。苯酚中间液。(8) 缓冲溶液（缓冲溶液（pH约为约为10）：称取）：称取20 g氯化铵溶于氯化铵溶于100 mL氨水中，加塞，氨水中，加塞，置冰箱中保存。置冰箱中保存。(9) 2% 4-氨基安替比林溶液：称取氨基安替比林溶液：称取4-氨基安替比林（氨基安替比林（C11H13N3O）2g溶于溶于水，稀释至水，稀释至100 mL，置于冰箱中保存。可使用，置于冰箱中保存。可使用1周。周。(10) 8%铁氰化钾溶液：称取铁氰化钾溶液：称取8g铁氰化钾铁氰化钾K3Fe(CN)6溶于水，稀释至溶于水，稀释至100 mL。置于冰箱内可保存。置于冰箱内可保存1周。周。Part3实验步骤Part 1Part 2Part 3Part 4*标准曲线的绘制&吸附实验1在9支50 mL比色管中分别加入0.0、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00、12.00、15.00、18.00 ml浓度为10g /mL的苯酚标准液，并用水稀释至刻度。2加0.5 mL缓冲溶液，混匀。此时pH为10.0 0.2，加4-氨基安替比林溶液1.0mL,混匀。3再加1.0 mL铁氰化钾溶液，充分混匀后，放置10 min，立即在510nm波长处，以蒸馏水为参比，用2 cm比色皿，测量吸光度，记录数据，经空白校正后，绘制吸光度对苯酚含量( g /mL )的标准曲线。1、标准曲线的绘制Part 1Part 2Part 3Part 4*标准曲线的绘制&吸附实验2、吸附实验序 号 123456苯酚储备液/mL1.03.06.012.520.025.0无酚水/mL24221912.550起始浓度0/gmL180240480100016002000取上清液/mL2.001.001.001.000.500.50稀释倍数125250250250500500表一 苯酚加入浓度系列取12只干净的150 mL碘量瓶，分为A、B两组。分别在每个瓶内放入1.0g左右的沉积物样品A、B（称准到0.0001g，以下同）。然后按表一所给数量加入浓度为2g/L的苯酚储备液和无酚水，加塞密封并摇匀后，将瓶子放入振荡器中，在251.0下，以150175 r/min的转速振荡8h，静置30 min后，在低速离心机上以3000 r/min速度离心5 min，移出上清液至50 mL容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀，然后移出数毫升（视平衡浓度而定）至50 mL比色管中，用水稀释至刻度。按与绘制标准曲线相同步骤测定吸光度，从标准曲线上查出苯酚的浓度，并计算出苯酚的平衡浓度。Part4数据处理Part 1Part 2Part 3Part 4* 数据处理1. 计算平衡浓度（e）及吸附量（Q）。1利用平衡浓度和吸附量数据绘制苯酚在底泥上的吸附等温线。2利用三种吸附等温式拟合吸附等温线，求各自的线性方程及相关系数。34SUGGESTION 式中：0起始浓度，g /mL； e平衡浓度，g /mL； 1在标准曲线上查得的测量浓度，g /mL； n溶液的稀释倍数； V吸附实验中所加苯酚溶液的体积，mL ； W吸附实验所加底泥样品的量，g； Q苯酚在底泥样品上的吸附量，mg/g。数据处理 计算平衡浓度（e）及吸附量（Q）：补充Langmuir等温吸附方程式在1916年langmuir利用气体分子被吸附于金属固体表面的研究,提出第一个有理论根据的吸附等温方程式,由于其方程中的参数具有一定的意义,此等温方程式已被广泛应用在各种溶液的吸附系统。其方程式如下：化简得直线方程式：qr为平衡时的吸附量,Cr为平衡时的溶液浓度,qm是吸附剂饱和吸附量,K是等温吸附方程式常数。三种吸附等温式拟合吸附等温线补充Freundlich等温吸附方程式Freundlich等温吸附方程式是建立在实验基础之上的吸附理论,其方程式如下： QKC1/n化简得直线方程式:logQ=（1/n）*logC+logKK为吸附系数,n是常数,Q为平衡时的吸附量,C为平衡时的溶液浓度。三种吸附等温式拟合吸附等温线补充Redlich-Peterson等温吸附方程式Jossens等人合并Langmuir和Freundlich等温吸附方程式与Redlich和Peterson所提的等温吸附方程式相一致。此等温吸附方程式为：Q=ACr/(1+BCr)其中A、B及g为等温吸附方程式的常数,其g介于0与1之间。当g=1时,其方程式为：Q=ACr/(1+BCr),即为Langmuir等温吸附方程式。三种吸附等温式拟合吸附等温线g