【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,環(huán)境大氣、水體及土壤中的重金屬污染日趨嚴(yán)重,重金屬污染問(wèn)題已成為制約我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和影響人們健康的重要因素之一。由于環(huán)境中只要有微量的重金屬即可產(chǎn)生毒性效應(yīng),因此對(duì)于環(huán)境樣品中痕量重金屬的分離、富集和檢測(cè)具有重要意義。分子印跡技術(shù)是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外得到迅速發(fā)展的新型分子識(shí)別技術(shù),利用該技術(shù)合成的分子印跡聚合物具有選擇性高、穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)以及應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),可高選擇性地區(qū)分印跡分子及其結(jié)構(gòu)類似物。目前,分子印跡技術(shù)已在生命科學(xué)、環(huán)境檢測(cè)、天然藥物以及食品工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文以建立痕量重金屬離子的分離富集檢測(cè)新方法為目的,合成了幾種重金屬鎘和鉛離子印跡聚合物作為固相萃取材料,對(duì)合成的離子印跡聚合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,系統(tǒng)研究了它們對(duì)模板離子的選擇吸附性能,同時(shí)對(duì)鉛離子表面印跡吸附劑分離識(shí)別過(guò)程的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)進(jìn)行了探討,對(duì)不同合成方法制得的鉛離子印跡吸附劑的性能進(jìn)行了比較分析,得到的創(chuàng)新性研究成果主要有如下幾個(gè)方面: 1.采用懸浮聚合技術(shù),以甲基丙烯酸(MAA)為單體,合成了Cd(Ⅱ)離子印跡聚合物,研究了交聯(lián)劑、反應(yīng)溫度和原料配比對(duì)合成產(chǎn)物分離性能的影響,系統(tǒng)研究了鎘離子印跡聚合物對(duì)Cd(Ⅱ)的結(jié)合性質(zhì)和選擇吸附性能。結(jié)果表明,采用乙二醇二甲基丙烯酸酯作為交聯(lián)劑,合成的產(chǎn)物粒徑均勻并有一定的機(jī)械強(qiáng)度;溫度為70℃,模板離子∶功能單體∶交聯(lián)劑的摩爾比為1∶4∶20時(shí)合成的產(chǎn)物有較高的結(jié)合量和選擇性;Cd(Ⅱ)離子印跡聚合物對(duì)Cd(Ⅱ)的最大飽和吸附量是12.6 mg·g~(-1);在Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)存在下,其相對(duì)選擇性因子分別為3.3和3.5。在此基礎(chǔ)上,利用Cd(Ⅱ)離子印跡聚合物作為固相萃取劑,建立了分離富集測(cè)定痕量Cd(Ⅱ)的分析新方法,檢出限為0.76μg·L~(-1)。該方法操作簡(jiǎn)便、快速、選擇性好,為環(huán)境樣品中痕量Cd(Ⅱ)的測(cè)定提供了一條新途徑。 2.采用表面印跡方法結(jié)合溶膠-凝膠過(guò)程,在中孔硅表面上印跡合成了Pb(Ⅱ)離子表面印跡中孔吸附劑,并采用紅外、比表面孔分布測(cè)定儀對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和表面性能表征。考察了Pb(Ⅱ)離子表面印跡吸附劑的吸附速率、吸附容量以及吸附選擇性。研究表明,Pb(Ⅱ)離子表面印跡中孔吸附劑對(duì)水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附速率很快,吸附量較大,最大吸附量為221 mg·g~(-1)。建立了以該吸附劑作為固相萃取劑,結(jié)合火焰原子吸收分光光度法的分離富集測(cè)定水樣中Pb(Ⅱ)的新方法。該方法檢出限低,選擇性好,可應(yīng)用于復(fù)雜環(huán)境樣品中Pb(Ⅱ)的痕量分析。 3.研究了Pb(Ⅱ)離子表面印跡中孔吸附劑對(duì)Pb(Ⅱ)離子吸附的動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)行為,結(jié)果發(fā)現(xiàn),Pb(Ⅱ)離子表面印跡吸附劑對(duì)溶液中Pb(Ⅱ)的吸附速率很快,吸附過(guò)程符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程;溶液中模板離子濃度高時(shí)的吸附速率高于濃度低時(shí)的吸附速率;高濃度時(shí),液膜擴(kuò)散成為吸附速率的主控步驟,而在低濃度時(shí)吸附速率主要受顆粒內(nèi)擴(kuò)散步驟控制;Pb(Ⅱ)離子表面印跡吸附劑對(duì)溶液中Pb(Ⅱ)的吸附符合Langmuir等溫吸附方程,表明該吸附過(guò)程以單分子層的化學(xué)吸附為主;吸附熱力學(xué)研究結(jié)果顯示,Pb(Ⅱ)離子表面印跡吸附劑吸附Pb(Ⅱ)的吸附焓ΔH~0大于0,表明吸附是一個(gè)吸熱過(guò)程;各種條件下ΔG~0都小于0,而ΔS~0都大于0,說(shuō)明該吸附分離過(guò)程是能夠自發(fā)進(jìn)行的。 4.采用雙印跡溶膠-凝膠法,以Pb(Ⅱ)和表面活性劑CTAB為雙模板劑,制備了Pb(Ⅱ)離子印跡雜化吸附劑,探討了各種合成條件對(duì)產(chǎn)物性能的影響,采用傅立葉紅外光譜和比表面孔分布測(cè)定儀對(duì)其結(jié)構(gòu)和表面性能進(jìn)行了表征,系統(tǒng)研究了pH、吸附時(shí)間等因素對(duì)分離富集Pb(Ⅱ)的影響以及雙印跡吸附劑在最佳條件下對(duì)水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附能力和選擇性。與其它印跡材料和非印跡吸附劑相比,雙印跡吸附劑具有更高的吸附容量和選擇性,在Cd(Ⅱ)存在下,Pb(Ⅱ)/Cd(Ⅱ)的相對(duì)選擇性系數(shù)α_r＞100。吸附劑穩(wěn)定,在吸附-脫附5次后,雙印跡吸附劑的吸附能力沒(méi)有明顯降低。利用雙印跡吸附劑作為固相萃取劑,建立了一種簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確測(cè)定Pb(Ⅱ)的方法。測(cè)定過(guò)程所需試劑少,減少了對(duì)樣品的污染和轉(zhuǎn)化損失,可直接用于環(huán)境樣品中Pb(Ⅱ)的測(cè)定。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：X50

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2798609