巯基聚乙烯醇的合成及其在薄膜扩散梯度技术中的应用

论文摘要

薄膜扩散梯度（DGT）技术是一种原位被动采样技术,同时,也是一种具有广泛应用前景的重金属有效态测量技术。与传统的平衡态被动采样技术不同,DGT技术是一种动力学原位被动采样技术。以聚乙烯醇（PVA）为主要原料,利用巯基乙酸改性PVA,制得了水溶性的巯基聚乙烯醇（PVA-SH）,选取了物料比、催化剂用量、反应温度和反应时间等因素作为考察对象,进行单因素实验,确定了优化的合成条件,并对其进行了IR、DTA、TGA的表征。同时,研究了以0.0010 mol/L PVA-SH溶液为结合相,透析膜为扩散相的DGT装置（PVA-SH DGT）对重金属Cd2+的累积能力,研究了PVA-SH DGT对重金属离子的选择性,并考察了PVA-SH DGT对配制水中Cd2+测量的有效性以及本体溶液的pH、离子强度对PVA-SH结合相溶液累积Cd2+的影响,测量了配制湖水、外加标河水和外加标工业废水中的Cd2+。实验表明,PVA-SH的IR图上出现了2593 cm-1特征峰,峰的强度较弱,与有机硫的-SH伸缩振动的红外特征频率一致,这说明巯基乙酸成功地接枝到PVA上；通过银量法测量PVA-SH的巯基含量为1.65%（wt）；PVA-SH DGT对Cd2+的累积容量为233.7μmol/L; PVA-SH DGT对Cd2+有较好选择性,Cd2+/Zn2+、Cd2+/Co2+和Cd2+/Ni2+的相对选择系数分别为10.45、16.34和23.01；本体溶液的pH值在5.5到9.9的范围内基本不影响PVA-SH DGT对Cd2+的累积；本体溶液的离子强度在（0.0001-0.7 mol/L）范围内基本不影响PVA-SH DGT对Cd2+累积容量；PVA-SH DGT能够定量的测量配制湖水中的Cd2+,回收率为100.7%,线性相关系数R2=0.9901；外加标河水的回收率为65.52%,线性相关系数R2=0.9983；外加标工业废水的回收率为72.32%,线性相关系数R2=0.9988；由于水中溶解有机碳（河水为8.43 mgC/L,工业废水为40.32 mgC/L）与外加Cd2+的配位作用,造成PVA-SH DGT累积Cd2+的回收率下降。以上结果表明水溶性PVA-SH可以作为DGT技术新的液态结合相。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 环境污染
• 1.1.1 水体污染
• 1.1.2 重金属污染
• 1.1.3 重金属镉
• 1.2 环境监测技术
• 1.2.1 环境监测对于分析方法的要求
• 1.2.2 重金属含量的监测方法
• 1.2.3 重金属有效态的监测方法
• 1.3 薄膜扩散梯度技术
• 1.3.1 DGT技术的装置
• 1.3.2 DGT装置的组成
• 1.3.3 DGT技术的原理
• 1.3.4 DGT技术的特点
• 1.3.5 DGT技术的应用
• 1.3.6 DGT技术发展趋势
• 1.4 研究目的与创新性
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验仪器及试剂
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验试剂
• 2.2 PVA-SH的制备及其工艺条件的优化
• 2.2.1 PVA-SH的制备
• 2.2.2 PVA-SH制备的工艺条件的优化
• 2.2.3 PVA-SH巯基的稳定性的研究
• 2.2.4 PVA-SH巯基含量的测定
• 2.3 PVA-SH的表征
• 2.4 PVA-SH在DGT中的应用
• 2.4.1 渗析膜的预处理及结合相的纯化
• 2.4.2 PVA-SH DGT的结合相浓度的优选
• 2.4.3 PVA-SH DGT选择性的研究
• 2+的结合能力的研究'>2.4.4 PVA-SH DGT对Cd²⁺的结合能力的研究
• 2.4.5 条件稳定常数的测定
• 2.4.6 条件扩散系数的测定
• 2.4.7 PVA-SH DGT的有效性研究
• 2.4.8 PVA-SH DGT装置的应用
• 2.5 原子吸收的检测条件
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 PVA-SH制备的优化条件
• 3.1.1 反应原理
• 3.1.2 G-SH/PVA配比对巯基含量的影响
• 3.1.3 催化剂用量对巯基含量的影响
• 3.1.4 反应温度对巯基含量的影响
• 3.1.5 反应时间对巯基含量的影响
• 3.2 PVA-SH巯基的稳定性的研究结果
• 3.3 PVA-SH的表征
• 3.3.1 PVA-SH的红外光谱分析
• 3.3.2 PVA-SH的热分析
• 3.4 PVA-SH DGT的结合相浓度的优选结果
• 3.5 PVA-SH DGT的选择性的研究结果
• 2+的结合能力的研究结果'>3.6 PVA-SH DGT对Cd²⁺的结合能力的研究结果
• 2+累积的对比研究结果'>3.6.1 PVA-SH DGT及PVA DGT对Cd²⁺累积的对比研究结果
• 2+的累积容量的测定结果'>3.6.2 PVA-SH DGT对Cd²⁺的累积容量的测定结果
• 2+的研究结果'>3.6.3 酸度对PVA-SH DGT累积Cd²⁺的研究结果
• 2+的研究结果'>3.6.4 离子强度对PVA-SH DGT累积Cd²⁺的研究结果
• 3.7 条件稳定常数的测定结果
• 3.8 条件扩散系数的测定结果
• 3.9 PVA-SH DGT的有效性研究
• 3.10 PVA-SH DGT的应用
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢