【摘要】：隨著地球化學(xué)研究領(lǐng)域的不斷深入,需要高靈敏和高選擇性的方法來檢測環(huán)境樣品中的痕量及超痕量元素。然而,目前在環(huán)境地球化學(xué)領(lǐng)域中,對痕量及超痕量元素的研究缺乏準確、可靠及靈敏度高的分析方法。因此,開發(fā)一種簡單、高效及靈敏度高的元素分析方法對環(huán)境樣品中痕量及超痕量元素的分析檢測具有重要的意義。由于金屬鉍(Bi)具有良好的物理和化學(xué)性質(zhì),其在各行各業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。然而,最近的研究表明,Bi對人體及動物和植物具有一定的毒性,因此,其潛在的威脅不可忽視。眾所周知,砷(As)是一種有毒、具有致癌性的元素,可導(dǎo)致人體各個器官發(fā)生癌變。不同形態(tài)、不同價態(tài)的As其毒性有較大區(qū)別,無機砷的毒性要比有機砷的毒性高很多,被列為一級致癌物;As(Ⅲ)的毒性是As(Ⅴ)的60多倍。1993年,世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定飲用水中As含量不能超過10 ng mL~(-1)。在環(huán)境水樣中As主要以無機形式存在,有機砷的來源主要是由于水中生物的作用且含量較低,因此對環(huán)境水樣中無機砷的形態(tài)分析具有重要的意義。電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)是針對痕量及超痕量元素分析檢測最高效且應(yīng)用最廣泛的儀器之一,其具有靈敏度高、檢測限低、線性范圍寬及多元素同時檢測等優(yōu)勢。紫外光誘導(dǎo)化學(xué)蒸氣發(fā)生法(UV-PVG)是一種利用低分子質(zhì)量有機酸(LWMAs)在紫外光的輻射下發(fā)生光解產(chǎn)生強氧化及還原性的自由基,將目標元素轉(zhuǎn)化成揮發(fā)性物質(zhì)以氣體形式引入原子光譜進行檢測的進樣方法,該方法具有樣品引入效率高、基體干擾小、操作簡單及綠色環(huán)保等優(yōu)勢。然而,一些元素在PVG體系中發(fā)生效率較低,導(dǎo)致分析靈敏度降低,這無疑限制了其廣泛的應(yīng)用。金屬有機骨架材料(MOFs)是近年來發(fā)展極為迅速的一種多孔材料,其由金屬離子或金屬離子團簇和有機鏈接通過鍵合作用形成的,具有極高的比表面積、極大的孔隙率、可控的空間結(jié)構(gòu)及大量不飽和的金屬位點等特性,因此在光催化以及污染物吸附去除領(lǐng)域應(yīng)用極其廣泛。本文基于此開發(fā)了一種基于金屬有機骨架材料的集吸附和光催化為一體的新型反應(yīng)平臺,結(jié)合光誘導(dǎo)化學(xué)蒸氣發(fā)生,用于環(huán)境樣品中痕量鉍的靈敏分析及無機砷的形態(tài)分析。具體工作包括以下兩個部分。(1)在之前的報道中提出Bi的光化學(xué)發(fā)生效率較低,基體干擾嚴重。研究表明,過渡金屬離子Fe(Ⅲ)對Bi的紫外光誘導(dǎo)化學(xué)蒸氣發(fā)生效率有很大的提升,但一些過渡金屬離子的干擾仍然較大。MOFs材料是一種優(yōu)良的吸附劑,在光催化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在本研究中合成了一種鐵基金屬有機骨架材料-Fe-BTC,并將其用于樣品基質(zhì)分離/預(yù)濃縮和光催化相結(jié)合實現(xiàn)了Bi的高靈敏分析。Fe-BTC不僅可以作為Bi(Ⅲ)的PVG光催化劑,而且還可以作為高效吸附劑從樣品基質(zhì)中將Bi(Ⅲ)吸附分離。與以往的PVG系統(tǒng)相比,該方法在經(jīng)過Fe-BTC的基質(zhì)分離后,共存離子的耐受干擾性能得到了極大的改善,10 mg L~(-1)的Co(Ⅱ),100 mg L~(-1)的Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)對1μg L~(-1)的Bi測定沒有引起明顯的干擾。該方法利用外標法成功分析了復(fù)雜基體樣品比如土壤(GBW07401)、沉積物(GBW07310)、鎳鐵合金(GBW01622)和鎳合金(GBW01641)中的Bi。(2)目前對無機砷的形態(tài)分析方法主要基于色譜分離與檢測技術(shù)的結(jié)合,這種方法難免耗時耗力。近年來鐵基MOFs材料在砷的吸附去除領(lǐng)域發(fā)展迅速。因此,本研究發(fā)展了一種鐵基MOFs材料和紫外光誘導(dǎo)化學(xué)蒸氣發(fā)生結(jié)合的方法,實現(xiàn)了環(huán)境水樣中無機砷的快速分離及高靈敏檢測,成功應(yīng)用于環(huán)境水樣中無機砷的形態(tài)分析。本實驗主要利用該MOFs材料的選擇性吸附作用將無機砷進行分離,并通過紫外光誘導(dǎo)化學(xué)蒸氣發(fā)生法對其濃度進行檢測以實現(xiàn)形態(tài)分析。相比于傳統(tǒng)的形態(tài)分析方法,該方法具有分離速度快、靈敏度高等優(yōu)點。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X142
【圖文】：

LMWOC：低分子質(zhì)量有機酸；pump：蠕動泵；GLS：氣液分離器圖 1-1 PVG 結(jié)構(gòu)示意圖（Yin et al., 2011）雖然科研工作者一直都在致力于確定 PVG 體系中產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)的，但對該體系確切的反應(yīng)機理仍然不清楚。目前針對這種復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)，主要提出了兩種反應(yīng)機理，即自由基生成法和非自由基生成法。Guo et

技術(shù)路線圖

Fe-BTC聚合物粉末形態(tài)

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本文編號：2778309