新型无机吸附剂的合成及其对痕量重金属离子吸附性能的研究

论文摘要

近些年以来,重金属污染对环境的危害越来越引起人们的关注,因此我们需要建立一种快速灵敏的方法时时监测环境样品中金属离子的含量。然而由于环境样品中复杂的基质以及待测离子的低浓度,使得目前为人们广泛使用的光谱法受到了限制。要打破这一限制,在使用电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）进行测定之前,往往需要将环境样品进行预富集和分离。因此,本论文以建立高效的重金属离子的富集分离方法为目的,合成了几种吸附材料,并系统地研究了其选择性吸附性能。主要包括以下几方面的研究工作：1.合成了肼基硫代甲酸苄酯（SBCTC）修饰的活性炭（AC-SBDTC）,并将其用作富集分离水溶液中痕量Hg（Ⅱ）的固相萃取剂。以静态和动态吸附过程对实验的各个条件（pH、振荡时间、流速等）进行了优化。在各优化条件下,Hg（Ⅱ）的吸附容量和检测限分别为0.55 mmol g-1和0.09 ng mL-1。与其它一些萃取剂相比,该萃取剂具有吸附容量大及传质速度快等优点。将该方法用于国家一级标准物GBW 08301的测定,显示出很好的准确度,将其用于实际样品中Hg（Ⅱ）的测定,结果令人满意。2.将新合成的8-（1-甲基-2-氨基乙胺）甲基喹啉修饰的活性炭作为固相萃取剂,用于富集分离痕量的Cu（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）。在最佳的动态吸附条件（pH=4,流速为2.0 mL min-1）下,将Cu（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）吸附后,用2 mLlmol L-1的HN03进行洗脱,洗脱液用电感耦合等离子发射光谱ICP-AES测定。Cu（Ⅱ）和Fe（Ⅱ）的吸附容量分别为0.21 mmolg-1和1.25 mmol g-1,检测限分别为0.27和0.41μgL-1。将其应用于国家标准物质和实际样品中离子的测定,结果较为满意。3.用肼基硫代甲酸苄酯修饰硅胶,合成了新型的吸附剂SG-SBDTC,将其作为固相萃取剂预富集分离痕量的Au（Ⅲ）,然后用ICP-AES进行测定。从富集酸度、振荡时间、洗脱条件、共存离子干扰、吸附容量、准确度和精密度等方面对其吸附性能进行了详尽的研究,同时优化了各个吸附条件。在最优条件下,Au（III）的吸附容量和检测限分别0.45 mmol g-1和0.11 ng mL-1。将该吸附剂用于水样中痕量的Au（III）的富集分离,取得了较为满意的结果。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 概述
• 1.1 重金属离子对环境的危害
• 1.2 光谱学的发展及ICP-AES在检测金属离子中的应用
• 1.3 分离富集方法简介
• 1.3.1 最古老的富集分离方法——火试金法
• 1.3.2 常用的经典方法
• 1.3.2.1 沉淀法
• 1.3.2.2 萃取法
• 1.3.2.3 电化学分离法
• 1.3.3 一些新型的分离方法
• 1.3.3.1 微孔滤膜
• 1.3.3.2 分子印迹技术
• 1.4 分离富集方法中的固相萃取
• 1.4.1 固相萃取的基本原理
• 1.4.2 固相萃取的操作程序
• 1.4.3 固相萃取装置构型
• 1.4.3.1 SPE柱
• 1.4.3.2 SPE盘
• 1.4.3.3 固相微萃取器
• 1.4.4 SPE方法的建立
• 1.4.5 SPE的应用
• 1.4.5.1 环境分析
• 1.4.5.2 食品分析
• 1.4.5.3 其它
• 1.5 SPE常用的固相萃取剂
• 1.5.1 聚合材料
• 1.5.2 纳米材料
• 1.5.3 无机吸附材料
• 1.5.3.1 硅胶
• 1.5.3.2 活性炭
• 1.6 选题思路
• 参考文献
• 第2章 肼基硫代甲酸苄酯修饰活性炭的合成及其对Hg（Ⅱ）吸附性能的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器装置
• 2.2.2 试剂和标准溶液
• 2.2.3 样品的制备
• 2.2.4 吸附剂肼基硫代甲酸苄酯修饰的活性炭（AC-SBDTC）的合成
• 2.2.4.1 肼基硫代甲酸苄酯（SBDTC）的合成
• 2.2.4.2 活性炭的氧化（AC-COOH）
• 2.2.4.3 AC-SBDTC的合成
• 2.2.5 静态吸附试验
• 2.2.6 动态吸附试验
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 吸附剂AC-SBDTC的表征
• 2.3.2 pH对吸附的影响
• 2.3.3 振荡时间的影响
• 2.3.4 静态吸附容量的测定
• 2.3.5 洗脱剂的选择
• 2.3.6 流速的选择
• 2.3.7 最大试样体积和富集因子
• 2.3.8 共存离子的影响
• 2.3.9 方法精密度和检出限
• 2.3.10 与其它方法的比较
• 2.3.11 实际样品的分析
• 结论
• 参考文献
• 第3章 8-（1-甲基-2-氨基乙胺）甲基喹啉修饰的活性炭的合成及其富集分离Cu（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器装置
• 3.2.2 试剂和标准溶液
• 3.2.3 样品的制备
• 3.2.4 吸附剂8-（1-甲基-2-氨基乙胺）甲基喹啉修饰的活性炭（AC-MAMQ）的合成
• 3.2.4.1 活性炭的氧化
• 3.2.4.2 活性炭的修饰
• 3.2.5 动态吸附过程
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 吸附剂AC-MAMQ的红外表征
• 3.3.2 pH对吸附的影响
• 3.3.3 吸附剂AC-MAMQ用量的影响
• 3.3.4 洗脱条件的影响
• 3.3.5 样品溶液流速的影响
• 3.3.6 吸附剂的稳定性
• 3.3.7 吸附容量的测定
• 3.3.8 常见电解质的影响
• 3.3.9 样品的最大体积
• 3.3.10 方法检出限与精密度
• 3.3.11 实际样品分析
• 结论
• 参考文献
• 第4章 肼基硫代甲酸苄酯修饰硅胶的制备及其富集分离Au（Ⅲ）的应用研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器装置
• 4.2.2 试剂和标准溶液
• 4.2.3 样品的制备
• 4.2.4 肼基硫代甲酸苄酯修饰的活性炭（SG-SBDTC）的合成
• 4.2.4.1 硅胶的活化和表面基团处理
• 4.2.4.2 肼基硫代甲酸苄酯修饰的活性炭（SG-SBDTC）的合成
• 4.2.5 静态吸附试验
• 4.2.6 动态吸附试验
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 吸附剂SG-SBDTC的红外表征
• 4.3.2 pH对吸附的影响
• 4.3.3 振荡时间的影响
• 4.3.4 静态吸附容量的测定
• 4.3.5 洗脱剂的选择
• 4.3.6 流速的选择
• 4.3.7 最大试样体积和富集因子
• 4.3.8 共存离子的影响
• 4.3.9 方法精密度的检验
• 4.3.10 样品的测定及方法准确度的检验
• 结论
• 参考文献
• 结合本论文的一些展望
• 在读硕士学位期间的论文
• 致谢