【摘要】：信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生命科學(xué)和材料科學(xué)等學(xué)科的新成就的不斷引入,極大地豐富了分析化學(xué)的內(nèi)容,現(xiàn)代分析化學(xué)不僅僅是測(cè)定物質(zhì)的化學(xué)組成和含量的分析方法及其有關(guān)的科學(xué),還成為化學(xué)信息的科學(xué),成為生物化學(xué)、物理化學(xué)、環(huán)境化學(xué)交叉的科學(xué)。工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人口的持續(xù)增長(zhǎng)給環(huán)境帶來了巨大的壓力,生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞,本論文將“環(huán)保”思想、內(nèi)容及“綠色化學(xué)”的概念有機(jī)的融入到該課題中,主要針對(duì)土壤及水環(huán)境的重金屬污染問題,制備合成了新型的功能化固相萃取材料,并對(duì)材料富集分離環(huán)境樣品中的痕量重金屬離子的性能作了系統(tǒng)性的研究,為設(shè)計(jì)解決工業(yè)化重金屬污染的生產(chǎn)材料提供了一定的理論依據(jù)。 1.5-甲基苯并三氮唑功能化的納米SiO2作為固相萃取劑同時(shí)富集分離水樣中的痕量鉛和汞離子,并用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-OES)測(cè)定。用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)操作法研究了該萃取劑的吸附和解吸附性質(zhì),包括pH值、動(dòng)態(tài)平衡時(shí)間、流速、最大樣品體積和富集因子、洗脫條件和共存離子的影響。在pH5時(shí)功能化萃取劑對(duì)Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的吸附容量分別為37.6μg mg-1和30.3μg mg-1,檢出限分別為0.28ng mL-1和0.19ng mL-1,該方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差低于3.0%。將該方法用于測(cè)定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品、生物樣品和水樣中的鉛和汞離子,取得了滿意的結(jié)果。用同樣的方法合成了苯并三氮唑修飾的納米Si02,比較了這二者吸附離子的種類和吸附容量。 2.通過化學(xué)反應(yīng)制備得到4-(8-羥基喹啉偶氮)苯甲酰胺修飾的活性碳,運(yùn)用固相萃取技術(shù)富集分離環(huán)境樣品中的痕量重金屬離子,且用ICP-OES測(cè)定。實(shí)驗(yàn)得到該功能化活性碳對(duì)鉛離子具有高效專一的吸附選擇性,在測(cè)定實(shí)際樣品前先優(yōu)化了必要因素：富集酸度、振蕩時(shí)間、洗脫液的濃度和體積、樣品最大體積和干擾離子。在最優(yōu)條件下測(cè)得富集因子為100,檢出限為0.43ngmL-1,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.7%,吸附容量達(dá)到53.58mg g-1,說明該萃取劑對(duì)鉛離子具有較強(qiáng)的吸附力,且能夠成功地應(yīng)用于測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW08301(河流沉積物)、GBW08302(西藏土壤),測(cè)定天然水樣(黃河水樣、湟水水樣、自來水樣)得到Pb(Ⅱ)的回收率為99.3-101.6%之間。 3.通過硝酸氧化增強(qiáng)了活性碳表面羧基的含量和活性后,與二乙烯三胺反應(yīng),再通過化學(xué)接枝鄰甲氧基苯甲酸,制備得到了一種新的吸附劑。優(yōu)化了富集分離目標(biāo)離子的酸度、吸附劑質(zhì)量、振蕩時(shí)間、流速和洗脫等條件。在pH2.5時(shí),用它成功地富集并分離出稀土金屬離子鉺離子,多種稀土離子共存的條件下該吸附劑顯示出對(duì)鉺離子極高的選擇性和優(yōu)良的吸附與解吸附性能,飽和吸附容量為47.27mg g-1。用Langmuir和Freundlich兩種吸附等溫線模式來模擬該功能化活性碳表面的吸附過程,得到0.99以上的線性。檢測(cè)了不同濃度陰陽(yáng)離子對(duì)鉺離子吸附的影響。該方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.1%,檢出限為0.35ngmL-’,可應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)樣品和實(shí)際樣品中痕量鉺離子的富集與分離。 4.鄰茴香酸含有氧原子,可與親氧金屬離子結(jié)合。本實(shí)驗(yàn)分別將單分子和雙分子的鄰茴香酸均勻地化學(xué)修飾在活性碳的表面,制備得到了含有同種元素、不同空間分子結(jié)構(gòu)的兩種固相萃取劑(phaseⅠ和phaseⅡ),分別研究了這兩種固相吸附劑對(duì)自然水樣中的痕量鉛和鐵離子的富集分離行為。PhaseⅠ對(duì)鉛和鐵的飽和吸附容量分別為48.3mg g-1和39.5mg g-1；phaseⅡ?qū)︺U和鐵的飽和吸附容量分別為85.7mg g-1和72.5mg g-1。兩種富集分離方法對(duì)鉛的檢出限分別為0.12和0.09ng mL-1,對(duì)鐵的檢出限分別為0.23和0.17ng mL-1；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均低于3.0%。等溫吸附模式模擬測(cè)得的數(shù)據(jù),得到該吸附過程嚴(yán)格遵循單分子層吸附。對(duì)比二者的分子結(jié)構(gòu)和結(jié)合位點(diǎn),還進(jìn)行了一定的吸附劑與金屬離子結(jié)合的理論推斷,相信這些結(jié)論對(duì)解決環(huán)境中重金屬污染問題具有一定的參考價(jià)值。 5.在最優(yōu)條件下合成鐵氧體磁性粒子,表面包裹SiO2后用鋅試劑修飾,制備得到新型吸附劑,成功用于吸附樣品中的痕量Cr(Ⅲ)離子,得到飽和吸附容量為15.2μg mg-1,檢出限為0.09ng mL-1,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.6%。使用磁性粒子作為吸附劑基體,最明顯的優(yōu)點(diǎn)就是分離過程簡(jiǎn)單迅速,且動(dòng)力學(xué)平衡速度快,相比其它文獻(xiàn)中相關(guān)磁性粒子吸附性能的報(bào)道,該新型吸附劑可在較低的pH值下吸附金屬離子,這在一定程度上增大了實(shí)際應(yīng)用的范圍,而且它對(duì)Cr(Ⅲ)具有高度的吸附選擇性,較高的吸附容量也凸顯出其優(yōu)異的吸附性能,大大提升了應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：X70

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2760310