硅氧烷功能材料用于汞分离富集及其形态分析的研究

论文摘要

汞是具有蓄积作用的有毒金属,其作为全球性污染物已引起人们的广泛关注。汞及其化合物广泛存在于大气、水体、土壤、植物、动物及其他生物体内。汞的形态不同,其毒性亦不同,无机汞毒性最弱,甲基汞毒性最高。因此,建立灵敏度高、选择性好的汞形态分析方法是十分必要的。八面体低聚倍半硅氧烷（POSS）,是一种包含有机-无机杂化结构的笼型纳米材料,无机框架由Si-O-Si键组成,可带有多种反应性或非反应性的有机取代基团。分子内径为1.5 nm,具有较大的比表面积和良好的生物相容性,从而使其在固相萃取方面具有一定的应用前景。在本实验中,通过水解缩合反应制备了八巯丙基倍半硅氧烷（POSS-SH）.由于材料表面富含巯基,对无机汞和甲基汞表现出强烈的亲和作用,可应用于汞的分离富集。在最佳实验条件下,8.0 mg POSS-SH对Hg2+和CH3Hg+的吸附效率分别为93%和94%,吸附行为符合Langmuir吸附模型,对Hg2+和CH3Hg+的理论最大吸附容量分别为12.90 mg g-1和46.73 mg g-1。采用2%（m/v）硫脲（2 mol L-1 HCl）作为洗脱液,可实现无机汞和甲基汞的同时洗脱。将固相萃取技术与氢化物发生原子荧光光谱技术联用,还可实现汞的测定及其形态分析。在无火焰原子化模式下,控制NaBH4浓度为0.0001%（m/v）,可只得到无机汞的信号从而选择性地测定无机汞含量；然后在火焰原子化模式下,提高NaBH4的浓度至1%（m/v）,可使得无机汞以及甲基汞均原子化并测得样品中的总汞含量,用差减法即可得到甲基汞的含量。当样品体积为4.0 mL,洗脱液体积为400μL时,Hg2+和CH3Hg+的线性范围分别为0.005-2.0μg L-1和0.01～2.0μg L-1,富集倍数分别为8.9和9.3,精密度为3.5%（n=11,0.1μgL-1）和3.1%（n=9,0.1μgL-11）对Hg2+和CH3Hg+的检出限分别为2 ng L-1和4 ng L-1。将该方法用于标准物质GBW08603中汞的测定,测定值与标准值一致,验证了该方法的可靠性。同时,该体系可成功应用于环境水样和化妆品中汞的分离富集和形态分析,加标回收效果较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 汞元素定量检测方法
• 1.1.1 分子光谱法
• 1.1.2 原子光谱法
• 1.1.3 质谱法
• 1.1.4 电化学分析方法
• 1.2 汞形态分析方法
• 1.2.1 色谱法
• 1.2.2 非色谱法
• 1.3 汞形态分析中样品分离富集方法
• 1.3.1 固相萃取技术
• 1.3.2 液液萃取技术
• 1.4 八面体低聚倍半硅氧烷
• 1.4.1 八面体低聚倍半硅氧烷简介
• 1.4.2 八面体低聚倍半硅氧烷的应用
• 1.4.3 八巯丙基倍半硅氧烷及其应用
• 1.5 论文选题思路及研究内容
• 第2章 硅氧烷功能材料用于汞分离富集及其形态分析的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器装置
• 2.2.2 试剂及溶液配制
• 2.2.3 POSS-SH的制备
• 2.2.4 POSS-SH的表征
• 2.2.5 实验步骤
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 POSS-SH的表征结果
• 2.3.2 仪器条件优化
• 2.3.3 化学条件优化
• 2.3.4 POSS-SH对无机汞和甲基汞吸附容量的测定
• 2.3.5 方法定量依据
• 2.3.6 干扰离子
• 2.3.7 最佳实验条件
• 2.4 方法分析性能
• 2.4.1 标准曲线
• 2.4.2 富集倍数
• 2.4.3 精密度
• 2.4.4 检出限
• 2.4.5 方法分析性能总结
• 2.4.6 与其他分析方法比较
• 2.5 标准物质及实际样品的测定
• 2.5.1 标准物质的测定
• 2.5.2 实际样品的测定
• 第3章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文情况