新型功能性键合硅胶的制备及对重金属离子的选择性分离富集

论文摘要

随着工农业生产和社会经济的迅速发展，人类向生存环境中排放的有毒污染物越来越多，尤其是近年来，我国的毒性重金属污染现状越来越严重，呈上升趋势，受到国家和各级政府的大力关注。环境中重金属离子的高灵敏度和高选择性测定方法是环境科学的一个重要研究课题。由于环境样品中的重金属离子含量低，组成复杂，干扰较多，不宜直接测定，需要对其进行样品前处理。固相萃取技术是目前发展最快的新型样品前处理技术之一，相比于溶剂萃取、沉淀分离等传统的前处理技术具有节省溶剂、操作简单、易自动化进行等优点。固相萃取的核心是固相萃取剂。稳定且有选择性的固相萃取剂的制备是固相萃取技术的重要发展方向。汞离子是重金属离子的典型代表，具有分布广泛性、危害严重性、损伤隐蔽性等特点。本文合成了两种对汞离子具有高选择性分离富集性能的固相萃取剂，研究了其对汞离子分离富集参数及对环境水样和土壤样品的分析应用。论文共由五部分组成。第一章:详细综述了近年来键合硅胶的发展和应用。其内容包括硅胶载体的基本性能，键合硅胶概念和优势、成键类型、常见的合成方法、物理化学性质测定方法，键合硅胶的发展现状及在环境保护领域、化学分析领域、食品安全领域的发展和应用。引用文献106篇。第二章：制备了两种功能性硅胶。通过两步反应把溴连苯三酚红键合到硅胶表面，合成了溴连苯三酚红功能性硅胶固相萃取剂；用一步反应法把偶氮紫键合到硅胶表面，合成出了偶氮紫键合硅胶固相萃取剂，其合成反应具有操作简便，步骤简单，重现性好等优点；对两种材料都进行了红外图谱分析，分析结果表明，两种有机试剂被成功地联结到了硅胶表面；对两种新材料在不同介质中的稳定性进行了考察。第三章：通过静态平衡法和动态平衡法研究了溴连苯三酚红功能性硅胶固相萃取剂的最佳吸附pH、选择性、吸附平衡时间、吸附容量、最佳柱流速、洗脱液及洗脱速度、洗脱曲线、柱始漏量、富集倍率、最低检出限和干扰离子允许倍率等固相萃取剂参数。并应用于矿物质水、自来水和纯净水中痕量Hg（II）的分析中，其加标回收结果令人满意。第四章：用分批平衡法研究了空白硅胶和偶氮紫键合硅胶对不同金属离子的静态富集率，搅拌时间对金属离子富集率的影响，以及键合硅胶对金属离子的最大吸附量等。通过柱平衡法研究了固相萃取柱进样速度的影响、洗脱剂选择及洗脱速度、柱容量、富集倍率、最低检出限和各种离子的干扰等固相萃取参数，并用于对湿地土壤、黄河底泥等环境样品中痕量Hg（II）的分离富集，用ICP-MS法做了对照分析，结果令人满意。第五章：对本文的研究成果和结论进行了总结，提出了研究工作需要进一步解决的问题及本人对该领域未来研究工作的设想和建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 功能性键合硅胶的性质、制备方法、分析应用及进展
• 1.1 键合硅胶概念的提出及其优越性
• 1.2 键合反应类型
• 1.3 键合硅胶的制备
• 1.3.1 制备原理
• 1.3.2 常见的键合硅胶制备方法
• 1.4 键合硅胶的性质表征
• 1.4.1 化学键合硅胶的结构表征
• 1.4.2 容量
• 1.4.3 吸附动力学
• 1.4.4 化学稳定性
• 1.4.5 自由有机物与键合到硅胶上的有机物性质比较
• 1.4.6 键合硅胶萃取分离柱的选择性和富集倍率
• 1.5 键合硅胶在固相萃取中的应用
• 1.5.1 对汞离子的固相萃取分析
• 1.5.2 对铅离子的固相萃取分析
• 1.5.3 对铜离子的固相萃取分析
• 1.5.4 对钴离子和镍离子的固相萃取分析
• 1.5.5 对其它金属离子的固相萃取分析
• 1.5.6 对阴离子的固相萃取分析
• 1.5.7 对有机物的固相萃取分析
• 1.5.8 在其它方面的应用
• 1.6 本章小结与展望
• 第二章 两种功能化键合硅胶的合成与表征
• 2.1 引言
• 2.2 仪器与试剂
• 2.3 两种功能性键合硅胶的合成
• 2.3.1 溴连苯三酚红功能性键合硅胶的合成
• 2.3.2 偶氮紫键合硅胶固定萃取剂的合成
• 2.4 两种功能性硅胶的红外光谱表征
• 2.4.1 溴连苯三酚红键合硅胶（BPRSG）与空白硅胶（SG）的红外光谱比较
• 2.4.2 偶氮紫键合硅胶（SGMAV）与硅胶（SG）的红外光谱图测定
• 2.5 两种键合硅胶在有机溶剂和酸碱溶液中的稳定性
• 2.6 结论
• 第三章 溴连苯三酚红键合硅胶对汞离子的选择性分离富集性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 固相萃取柱的制作
• 3.2.3 重金属离子测定方法
• 3.2.4 静态吸附平衡实验
• 3.2.5 动态吸附平衡实验
• 3.2.6 固相萃取分离重金属离子研究中所用的公式
• 3.2.7 实际样品的采集与保存
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 静态吸附性能
• 3.3.2 动态吸附性能
• 3.3.3 干扰离子允许倍率测定
• 3.3.4 实际样品分析
• 3.3.5 功能性键合硅胶的再生
• 3.4 结论
• 第四章 偶氮紫键合硅胶固相萃取剂对常见金属离子分离富集性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 固相萃取柱的制作
• 4.2.3 静态吸附平衡实验
• 4.2.4 动态吸附平衡实验
• 4.2.5 固相萃取分离常见金属离子研究中所用的公式
• 4.2.6 常见金属离子测定方法
• 4.2.7 实际样品的采集与保存
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 偶氮紫键合硅胶的静态吸附性能研究
• 4.3.2 偶氮紫键合硅胶的动态吸附性能研究
• 4.3.3 干扰离子允许倍率
• 4.3.4 样品分析
• 4.3.5 偶氮紫键合硅胶的再生
• 4.3.6 与其它富集汞的固相萃取剂比较
• 4.4 结论
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间的科研成果