新型吸附材料的合成及其对水和生物样品中痕量元素吸附性能的研究

论文摘要

随着科学技术和工业生产的快速发展,来自生产过程中的重金属元素的消耗和排放与日俱增,造成日趋严重的环境污染,成为影响人民健康水平和社会经济发展的一个主要因素。准确测定地质、生物和环境样品中的痕量元素是分析化学中一项十分重要并具有挑战性的工作;尤其是环境水样中重金属离子的含量需做常规的监测。利用现代原子光谱技术直接测定低浓度的痕量元素一般很困难,原因不仅是方法的灵敏度不够,而且还有来自基体效应的影响。因此,从基体中分离和预富集痕量元素显得十分必要。毫无疑问,固相萃取（SPE）是当今最流行的样品预处理方法,是分离科学中最具活力的分支,广泛应用于环境、药物、临床、食品和化工等领域。在痕量元素的预富集和分离中固相萃取有以下几个主要优点（1）操作简便;（2）高的富集因子:（3）快速相分离;（4）易与不同的检测技术相结合。固相萃取作为一种新型的样品预处理技术,目前在简化样品的处理过程和提高方法的自动化方面,不断地得到深化和发展,并期望通过新的化学吸附剂、尤其是具有特殊性能的吸附剂的发现和使用,实现从复杂基体中预富集和分离被分析物的目的。过去发展了各种各样的吸附剂和样品处理方法,极大地方便了各种样品的预处理过程,扩大了方法的应用范围。当前发展选择性更好的吸附剂和萃取程序仍然是固相萃取研究的活跃领域。因此,本论文重点是以建立重金属的预富集分离与选择性富集及分析为目的,合成了几种新型的吸附材料,并对合成条件以及材料的选择吸附性能开展了系统研究,主要进行了以下几方面的创新性研究工作。1.以APS与CPS为硅烷偶联剂,用对二甲氨基苯甲醛、磺基水杨酸、桑色素、磺胺和氧氟沙星成功修饰了纳米SiO2和硅胶,将合成的新型固相萃取吸附剂用来富集分离溶液中痕量Cr（Ⅲ）,Cu（Ⅱ）,Fe（Ⅲ）,Pb（Ⅱ）,Ni（Ⅱ）,Cd（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）离子,用电感耦合等离子体原子发射光谱进行测定。详细研究了富集分离的条件和性能（富集酸度、洗脱酸度和体积、流速、抗干扰能力、精密度和准确度等）并建立了相应的分析方法,应用于生物样品和水样中痕量金属离子的测定,分析结果满意。与未经处理的纳米SiO2和硅胶相比,修饰的纳米SiO2和硅胶在预富集和分离痕量的重金属离子时具有较高的选择性和吸附容量。2.用铜试剂负载活性炭,合成了新型固相萃取吸附剂,用来富集分离溶液中痕量Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅲ）离子,用电感耦合等离子体原子发射光谱进行测定。详细研究了富集分离的条件和性能（富集酸度、洗脱酸度和体积、流速、抗干扰能力、精密度和准确度等）并建立了相应的分析方法,应用于生物样品和水样中痕量金属离子的测定,分析结果满意。与未经处理的活性炭相比,修饰的活性炭在预富集和分离痕量的金属离子时具有较高的吸附活性和选择性。3.应用硅胶表面修饰技术,首次将Pb（Ⅱ）作为印迹离子合成了Pb（Ⅱ）印迹聚合物,研究了印迹离子聚合物和非印迹聚合物对Pb（Ⅱ）的分离富集特性,建立了分离富集测定Pb（Ⅱ）的新方法。对照了印迹聚合物和非印迹聚合物对模板离子的吸附选择性,结果表明印迹聚合物对模板离子具有较高的亲和性和选择吸附性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 分离富集技术在ICP-OES中的应用
• 1.3 分离富集方法介绍
• 1.3.1 沉淀法
• 1.3.2 蒸发浓缩法
• 1.3.3 气化分离法
• 1.3.4 火试金法
• 1.3.5 萃取法
• 1.3.6 离子交换法
• 1.3.7 分子印迹技术
• 1.3.8 电解和修饰电极富集
• 1.4 固相萃取技术分离富集痕量元素介绍
• 1.4.1 引言
• 1.4.2 SPE基本原理
• 1.4.3 SPE装置
• 1.4.4 SPE的分类
• 1.4.5 SPE常用的吸附剂
• 1.4.6 SPE的展望
• 1.5 本文研究内容
• 参考文献
• 2的化学修饰及其分离富集痕量金属元素的应用研究'>第二章 纳米SiO₂的化学修饰及其分离富集痕量金属元素的应用研究
• 2材料研究现状'>第一节 纳米SiO₂材料研究现状
• 1 概述
• 2 纳米二氧化硅的结构和性质
• 2的主要制备方法'>3 纳米SiO₂的主要制备方法
• 2的表面修饰改性'>4 纳米SiO₂的表面修饰改性
• 2作为痕量金属元素的固相萃取剂'>5 修饰的纳米SiO₂作为痕量金属元素的固相萃取剂
• 2对痕量重金属离子的选择吸附性能研究'>第二节 化学修饰的纳米SiO₂对痕量重金属离子的选择吸附性能研究
• 1 实验部分
• 2 结果与讨论
• 2对Cr（Ⅲ）,Cu（Ⅱ）,Fe（Ⅲ）和Pb（Ⅱ）离子的选择性吸附性能研究'>2.1 二甲氨基苯甲醛修饰的纳米SiO₂对Cr（Ⅲ）,Cu（Ⅱ）,Fe（Ⅲ）和Pb（Ⅱ）离子的选择性吸附性能研究
• 2对Fe（Ⅲ）的选择性吸附性能研究'>2.2 磺基水杨酸修饰的纳米SiO₂对Fe（Ⅲ）的选择性吸附性能研究
• 2对Cd（Ⅱ）,Cu（Ⅱ）,Ni（Ⅱ）,Pb（Ⅱ）,Zn（Ⅱ）离子的选择性吸附性能研究'>2.3 桑色素修饰的纳米SiO₂对Cd（Ⅱ）,Cu（Ⅱ）,Ni（Ⅱ）,Pb（Ⅱ）,Zn（Ⅱ）离子的选择性吸附性能研究
• 3 结论
• 参考文献
• 第三章 硅胶的修饰改性及其分离富集痕量金属元素的研究
• 第一节 硅胶的研究现状
• 1 概述
• 2 硅胶的分类及制备
• 3 硅胶的表面修饰改性
• 4 表面修饰的硅胶作为固相萃取吸附剂
• 第二节 表面修饰改性的硅胶对痕量重金属离子的吸附性能研究
• 1 实验部分
• 2 结果与讨论
• 2.1 对-二甲氨基苯甲醛修饰的硅胶对Cr（Ⅲ）,Cu（Ⅱ）,Ni（Ⅱ）,Pb（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）离子的选择性吸附性能研究
• 2.2 磺胺修饰的硅胶对Cu（Ⅱ）,Zn（Ⅱ）和Ni（Ⅱ）离子的选择性吸附性能研究
• 2.3 氧氟沙星修饰的硅胶对Cd（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）离子的选择性吸附性能研究
• 3 结论
• 参考文献
• 第四章 活性炭的改性及其分离富集痕量金属元素的行为研究
• 第一节 活性炭的研究现状
• 1 概述
• 2 活性炭材料的活化改性
• 3 活性炭的应用
• 4 改性的活性炭作为金属元素的固相萃取吸附剂
• 第二节 铜试剂负载活性炭对Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅲ）离子的吸附性能研究
• 1 实验部分
• 2 结果与讨论
• 3 结论
• 参考文献
• 第五章 分子印迹聚合物的制备及其对目标离子的分离富集吸附性研究
• 第一节 分子印迹技术发展的现状
• 1.1 发展背景
• 1.2 分子印迹聚合物的基本原理
• 1.3 分子印迹聚合物的制备
• 1.4 分子印迹聚合物技术在固相萃取中的应用
• 第二节 铅（Ⅱ）离子印迹聚合物的制备及其分离富集铅（Ⅱ）离子的性能研究
• 引言
• 1 实验部分
• 2 结果与讨论
• 3 结论
• 参考文献
• 结论与展望
• 在读期间论文
• 致谢