固相微萃取技術(shù)的理論及其用于評估沉積物孔隙水中疏水性有機污染物生物可給性的初步研究
發(fā)布時間：2023-02-15 10:05
本文以一系列疏水性有機污染物(hydrophobic organic chemicals，HOCs)為目標化合物，建立了兩種HOCs在非極性的聚二甲基硅氧烷(poly(dimethyl)siloxane，PDMS)固相微萃取(solid phase microextraction，SPME)涂層與水之間的分配系數(shù)(Kfw)的測量方法，研究了強疏水性有機污染物在PDMS涂層上的吸附行為，并從理論和實驗兩方面驗證了利用SPME評估沉積物孔隙水中HOCs生物可給性的可行性。主要內(nèi)容包括： 建立了靜態(tài)SPME結(jié)合液-液萃取(liquid-liquid extraction，LLE)測定一系列疏水性程度不同的多氯聯(lián)苯(polychlorinated biphenyls，PCBs)的Kfw值的方法，為了確保LLE方法能夠準確地測量水相中待測物的量，本方法采用與目標物一對一的13C-標記的PCB的對應(yīng)體作為回收率指示物。隨后為了驗證上述方法所測Kfw值的準確性，又建立了14C放射性同位素結(jié)合...
【文章頁數(shù)】：130 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
第一章 緒論
第一節(jié) 固相微萃取技術(shù)(solid phase microextraction,SPME)技術(shù)簡介
1.1 SPME的萃取方式及原理
1.2 SPME的定量依據(jù)
1.3 影響SPME的因素
1.3.1 萃取纖維涂層
1.3.2 萃取溫度與介質(zhì)pH
第二節(jié) SPME萃取理論的研究
2.1 分配機理
2.1.1 分配系數(shù)的測定及其與辛醇水分配系數(shù)(Kow)之間的關(guān)系
2.1.2 分配的動力學過程
2.2 吸附的動力學過程
第三節(jié) SPME在復(fù)雜介質(zhì)中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀
3.1 機理與條件
3.1.1 校正方法
3.1.2 介質(zhì)效應(yīng)
3.2 SPME在復(fù)雜介質(zhì)中的應(yīng)用
3.2.1 測定HOCs溶解態(tài)總濃度
3.2.2 測定分配系數(shù)
3.2.3 研究HOCs的生物可給性
3.2.4 仿生應(yīng)用
第四節(jié) 研究意義、思路和內(nèi)容
4.1 研究意義
4.1.1 SPME理論研究
4.1.2 SPME用于評估沉積物孔隙水HOCs生物可給性的意義
4.2 研究思路
4.3 研究內(nèi)容和主要工作
4.3.1 主要研究內(nèi)容
4.3.2 主要工作
第二章 SPME萃取理論的研究
第一節(jié) SPME結(jié)合液液萃取技術(shù)測定選擇性PCBs的PDMS涂層-水分配系數(shù)
1.1 前言
1.2 實驗材料和方法
1.2.1 實驗材料
1.2.2 SPME實驗步驟與試樣制備步驟
1.2.3 液-液萃取步驟
1.2.4 GC/MS分析
1.2.5 質(zhì)譜(MS響應(yīng))的定量方法
1.2.6 動力學平衡實驗
1.2.7 Kfw值的測定
1.3 結(jié)果與討論
1.3.1 PCBs加標濃度的選擇
1.3.2 LLE方法中13C-標記的回收率指示物濃度的選擇
1.3.3 平衡萃取時間的確定
1.3.4 涂層厚度對Kfw值的影響
1.3.5 試樣體積對Kfw值的影響
1.3.6 與以往研究的比較
第二節(jié) 14C放射性同位素技術(shù)用于測定選擇性疏水性有機污染物的聚二甲基硅氧烷—水分配系數(shù)
2.1 前言
2.2 實驗部分
2.2.1.材料
2.2.2 SPME操作步驟
2.2.3 SPME光纖解吸條件的選擇
2.2.4 玻璃解吸方法
2.2.5 SPME光纖平衡時間的測定
2.2.6 儀器分析
2.2.7 數(shù)據(jù)分析
2.3 結(jié)果與討論
2.3.1 實驗方法的優(yōu)化
2.3.2 平衡時間的測定
2.3.3 質(zhì)量平衡的測定
2.3.4 不同方法下動力學曲線的比較
2.3.5 與以往報道的Kfw值的比較
第三節(jié) 疏水性有機污染物在膜狀聚合物涂層上的吸附機理研究
3.1 前言
3.2 實驗部分
3.3 結(jié)論與討論
3.3.1 Log Kfw與log Kow之間的關(guān)系
3.3.2 引起這種非線性關(guān)系可能的原因
3.3.3 平衡分配理論
3.3.4 log Kfw與log Kow之間的關(guān)系的物理起源
第四節(jié) 小結(jié)與展望
第三章 SPME用于評估沉積物孔隙水中HOCs生物可給性的初步研究
第一節(jié) 理論推導(dǎo)SPME用于評估沉積物孔隙水中HOCs生物可給性的條件
1.1 前言
1.2 理論
1.2.1 質(zhì)量平衡
1.2.2 最小沉積物質(zhì)量的預(yù)測
1.2.3 孔隙水濃度的預(yù)測
1.2.4 模型條件假設(shè)
1.3 結(jié)果與討論
1.3.1 預(yù)測最小沉積物質(zhì)量
1.3.2 孔隙水的含量對ms
min的影響
1.3.3 最小可檢測的孔隙水中待測物的濃度(Cpw
0)
1.3.4 沉積物中可檢測到的分析物的最小濃度(Cs)
第二節(jié) 結(jié)合14C放射性同位素技術(shù)驗證SPME用于評估沉積物孔隙水中HOCs生物可給性的可行性
2.1 前言
2.2 實驗部分
2.2.1 目標物與其他材料
2.2.2 沉積物試樣的制備
2.2.3 一次性SPME光纖的校正
2.2.4 淤泥中SPME平衡時間(teq)的測定
2.2.5 涂層體積(Vf)及沉積物質(zhì)量(ms)對x(x=(Cpw-Cpw
0)/Cpw
0)的影響
2.2.6 數(shù)據(jù)分析
2.3 結(jié)果與討論
2.3.1 一次性SPME光纖的校正
2.3.2 時間對DOC的影響
2.3.3 淤泥中平衡時間的確定
2.3.4 變化率(x)與沉積物質(zhì)量(ms)的關(guān)系
2.3.5 變化率(x)與PDMS涂層體積(Vf)之間的關(guān)系
2.3.6 SPME所測得的Cpw,SPME與經(jīng)驗值的比較
第三節(jié) 基于SPME技術(shù)的原位沉積物孔隙水中痕量HOCs采樣器的研究
3.1 前言
3.2 實驗方法
3.2.1 SPME的校正
3.2.2 沉積物的制備
3.2.3 沉積物中采樣器平衡時間(teq)的測定
3.2.4 沉積物以及孔隙水中目標物含量的測定
3.2.5 GC/MS分析
3.3 結(jié)果與討論
3.3.1 采樣器的設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化
3.3.2 采樣器的校正
3.3.3 采樣器平衡時間的確定
3.3.4 時間對淤泥中目標物濃度的影響
3.3.5 時間對孔隙水中目標物的濃度的影響
3.3.6 比較不同方法測得的孔隙水中自由溶解態(tài)目標物的濃度(Cpw)
3.3.7 沉積物加標濃度與SPME所測得的Cpw,SPME之間的相關(guān)性
3.3.8 比較不同采樣器尺寸對Cpw,SPME的影響
第四節(jié) 小結(jié)與展望
結(jié)論
參考文獻
博士期間已發(fā)表和待發(fā)表論文
致謝
本文編號：3743302
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【學位級別】：博士
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摘要
Abstract
目錄
第一章 緒論
第一節(jié) 固相微萃取技術(shù)(solid phase microextraction,SPME)技術(shù)簡介
1.1 SPME的萃取方式及原理
1.2 SPME的定量依據(jù)
1.3 影響SPME的因素
1.3.1 萃取纖維涂層
1.3.2 萃取溫度與介質(zhì)pH
第二節(jié) SPME萃取理論的研究
2.1 分配機理
2.1.1 分配系數(shù)的測定及其與辛醇水分配系數(shù)(Kow)之間的關(guān)系
2.1.2 分配的動力學過程
2.2 吸附的動力學過程
第三節(jié) SPME在復(fù)雜介質(zhì)中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀
3.1 機理與條件
3.1.1 校正方法
3.1.2 介質(zhì)效應(yīng)
3.2 SPME在復(fù)雜介質(zhì)中的應(yīng)用
3.2.1 測定HOCs溶解態(tài)總濃度
3.2.2 測定分配系數(shù)
3.2.3 研究HOCs的生物可給性
3.2.4 仿生應(yīng)用
第四節(jié) 研究意義、思路和內(nèi)容
4.1 研究意義
4.1.1 SPME理論研究
4.1.2 SPME用于評估沉積物孔隙水HOCs生物可給性的意義
4.2 研究思路
4.3 研究內(nèi)容和主要工作
4.3.1 主要研究內(nèi)容
4.3.2 主要工作
第二章 SPME萃取理論的研究
第一節(jié) SPME結(jié)合液液萃取技術(shù)測定選擇性PCBs的PDMS涂層-水分配系數(shù)
1.1 前言
1.2 實驗材料和方法
1.2.1 實驗材料
1.2.2 SPME實驗步驟與試樣制備步驟
1.2.3 液-液萃取步驟
1.2.4 GC/MS分析
1.2.5 質(zhì)譜(MS響應(yīng))的定量方法
1.2.6 動力學平衡實驗
1.2.7 Kfw值的測定
1.3 結(jié)果與討論
1.3.1 PCBs加標濃度的選擇
1.3.2 LLE方法中13C-標記的回收率指示物濃度的選擇
1.3.3 平衡萃取時間的確定
1.3.4 涂層厚度對Kfw值的影響
1.3.5 試樣體積對Kfw值的影響
1.3.6 與以往研究的比較
第二節(jié) 14C放射性同位素技術(shù)用于測定選擇性疏水性有機污染物的聚二甲基硅氧烷—水分配系數(shù)
2.1 前言
2.2 實驗部分
2.2.1.材料
2.2.2 SPME操作步驟
2.2.3 SPME光纖解吸條件的選擇
2.2.4 玻璃解吸方法
2.2.5 SPME光纖平衡時間的測定
2.2.6 儀器分析
2.2.7 數(shù)據(jù)分析
2.3 結(jié)果與討論
2.3.1 實驗方法的優(yōu)化
2.3.2 平衡時間的測定
2.3.3 質(zhì)量平衡的測定
2.3.4 不同方法下動力學曲線的比較
2.3.5 與以往報道的Kfw值的比較
第三節(jié) 疏水性有機污染物在膜狀聚合物涂層上的吸附機理研究
3.1 前言
3.2 實驗部分
3.3 結(jié)論與討論
3.3.1 Log Kfw與log Kow之間的關(guān)系
3.3.2 引起這種非線性關(guān)系可能的原因
3.3.3 平衡分配理論
3.3.4 log Kfw與log Kow之間的關(guān)系的物理起源
第四節(jié) 小結(jié)與展望
第三章 SPME用于評估沉積物孔隙水中HOCs生物可給性的初步研究
第一節(jié) 理論推導(dǎo)SPME用于評估沉積物孔隙水中HOCs生物可給性的條件
1.1 前言
1.2 理論
1.2.1 質(zhì)量平衡
1.2.2 最小沉積物質(zhì)量的預(yù)測
1.2.3 孔隙水濃度的預(yù)測
1.2.4 模型條件假設(shè)
1.3 結(jié)果與討論
1.3.1 預(yù)測最小沉積物質(zhì)量
1.3.2 孔隙水的含量對ms
min的影響
1.3.3 最小可檢測的孔隙水中待測物的濃度(Cpw
0)
1.3.4 沉積物中可檢測到的分析物的最小濃度(Cs)
第二節(jié) 結(jié)合14C放射性同位素技術(shù)驗證SPME用于評估沉積物孔隙水中HOCs生物可給性的可行性
2.1 前言
2.2 實驗部分
2.2.1 目標物與其他材料
2.2.2 沉積物試樣的制備
2.2.3 一次性SPME光纖的校正
2.2.4 淤泥中SPME平衡時間(teq)的測定
2.2.5 涂層體積(Vf)及沉積物質(zhì)量(ms)對x(x=(Cpw-Cpw
0)/Cpw
0)的影響
2.2.6 數(shù)據(jù)分析
2.3 結(jié)果與討論
2.3.1 一次性SPME光纖的校正
2.3.2 時間對DOC的影響
2.3.3 淤泥中平衡時間的確定
2.3.4 變化率(x)與沉積物質(zhì)量(ms)的關(guān)系
2.3.5 變化率(x)與PDMS涂層體積(Vf)之間的關(guān)系
2.3.6 SPME所測得的Cpw,SPME與經(jīng)驗值的比較
第三節(jié) 基于SPME技術(shù)的原位沉積物孔隙水中痕量HOCs采樣器的研究
3.1 前言
3.2 實驗方法
3.2.1 SPME的校正
3.2.2 沉積物的制備
3.2.3 沉積物中采樣器平衡時間(teq)的測定
3.2.4 沉積物以及孔隙水中目標物含量的測定
3.2.5 GC/MS分析
3.3 結(jié)果與討論
3.3.1 采樣器的設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化
3.3.2 采樣器的校正
3.3.3 采樣器平衡時間的確定
3.3.4 時間對淤泥中目標物濃度的影響
3.3.5 時間對孔隙水中目標物的濃度的影響
3.3.6 比較不同方法測得的孔隙水中自由溶解態(tài)目標物的濃度(Cpw)
3.3.7 沉積物加標濃度與SPME所測得的Cpw,SPME之間的相關(guān)性
3.3.8 比較不同采樣器尺寸對Cpw,SPME的影響
第四節(jié) 小結(jié)與展望
結(jié)論
參考文獻
博士期間已發(fā)表和待發(fā)表論文
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