纳米材料作为吸附剂分离富集环境污染物的研究

【摘要】：本论文对纳米材料作为吸附剂分离富集环境污染物进行了研究。主要研究内容有: 1.基于挥发性氯化物在纳米TiO2表面分解及分解产物选择性富集的现象,发展了一种用化学发光法检测挥发性氯化物的新方法。研究了富集时温度和流速、解吸附时的温度和流速、氢氧化钠浓度和鲁米诺浓度等影响因素对化学发光强度的影响。在选定的最佳条件下,测定四氯化碳的线性范围为0.1 – 380 ppm,检出限为0.04 ppm(S/N=3)。在此基础上进一步研究了在相同实验条件下对其它挥发性氯化物的检测效果,结果表明,化学发光强度随着CH2Cl2CHCl3CCl4的顺序而增加。本方法充分利用纳米材料的反应活性和表面效应,并结合了化学发光检测技术的高灵敏度,能够分析大气中痕量总有机氯化物的浓度。 2.在上述研究基础上以CCl4为模型化合物从固体产物、气体产物以及反应的中间产物等多方面研究了挥发性氯化物在纳米TiO2上富集的机理。研究发现CCl4与纳米TiO2反应生成氯氧化钛,使氯富集到TiO2上。在较高的温度下,富集的氯与载气中的氧发生交换反应,释放出Cl2,因此本方法不仅可以测定空气中有机氯化物的含量,也可用于空气中有机氯化物的净化处理。解吸附过程中由于发生了氯与氧的交换,使TiO2得以再生,所以填充有二氧化钛的反应器具有可逆性,克服了文献报道的反应器在有机氯化物净化处理中不可逆的不足。 3.提出了用碳纳米管作为固相萃取剂富集痕量氯苯类化合物的方法。优化了影响萃取回收率的因素,包括样品体积、洗脱剂的种类、流速和体积等。比较了碳纳米管、C18键合硅胶和活性碳的吸附特性,结果表明在平衡浓度为90 μg/mL时,碳纳米管、C18键合硅胶和活性碳对1,2-二氯苯的吸附容量分别为236.6、188.8和150.2 mg/g。研究结果还表明碳纳米管对氯苯类化合物具有更高的萃取回收率。本方法适用于对天然水与工业废水样品中痕量氯苯类化合物的检测。