收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

新型吸附材料在样品前处理技术中的应用研究

汪卫东  
【摘要】:环境介质中有毒有害物质的分析测定是环境科学领域中的一个重要的研究课题,至今已有高效液相色谱、气相色谱、毛细管电泳、原子吸收光谱和原子发射光谱等多种仪器分析方法被用于测定残留于环境中的有机和无机污染物。但通常残留于环境中的污染物浓度较低且某些复杂样品存在较强的基质干扰效应,有必要引入适当的前处理技术对样品进行分离富集和净化。传统的样品前处理技术有液液萃取和索氏提取等,然而上述方法操作繁琐且有机溶剂消耗量较大,易对环境造成二次污染,准确度及精密度较低,不能满足环境分析工作的要求。因此开发操作简单、快速高效的样品前处理技术成为环境科学领域的研究热点之一,截止目前已开发的新型样品前处理技术包括浊点萃取、固相萃取、固相微萃取、超临界流体萃取、加压流体萃取、基质固相分散等,其中固相萃取技术由于富集效率高、有机溶剂用量少、易于自动化等优点而被广泛应用于环境、生物等不同样品的前处理。吸附剂的选择是影响固相萃取富集效率最重要的因素之一,目前已实现商品的固相萃取吸附剂有C8、C18、Oasis HLB、石墨化碳黑等等,近年来纳米材料和生物材料由于其独特的结构与性质引起了广泛的关注,例如有研究表明碳纳米管和蛋壳膜对于环境中多种重金属离子和有机污染物具有较好的吸附效果。有鉴于此,本文选择多壁碳纳米管和蛋壳膜为研究对象,重点考察二者在固相萃取技术中的应用潜力。论文共分为六章: 第一章:新型吸附材料的开发是样品前处理技术研究领域中的重点,本章综述了碳纳米管、分子印迹聚合物、纳米粒子和生物吸附剂等新型固相萃取吸附剂的应用,并对其未来的发展前景作了简单的阐述。 第二章:本章选择多壁碳纳米管作为固相萃取吸附剂,并将此固相萃取体系与高效液相色谱联用建立了分析方法测定持久性有机污染物多环芳烃化合物。实验详细考察了洗脱剂种类和体积、样品溶液流速、酸度和体积等几个因素对多壁碳纳米管固相萃取体系富集性能的影响,结果表明,当洗脱剂为5mL乙腈,样品溶液流速4 mL min(-1),样品溶液酸度为pH3-10,溶液体积为500mL时,多壁碳纳米管对十种多环芳烃化合物的富集效率最高,然后在此条件下测定了分析方法的相关参数,根据实验结果可知,该方法线性范围为0.04-100μgL~(-1),相对标准偏差为1.7-4.8%,检测限为0.005-0.058μgL~(-1)。最后本实验建立的分析方法应用于自来水、河水、生活废水等实际环境水样的分析测定,结果表明多壁碳纳米管固相萃取-高效液相色谱联用分析方法适用于痕量多环芳烃的检测,加标回收率可达78.7-118.1%。 第三章:本章主要考察蛋壳膜作为生物吸附剂在固相萃取技术中的应用潜力。蛋壳膜具有由蛋白纤维交错而成的独特网状结构,表面富含氨基和亚氨基官能团,可在酸性条件质子化使其表面带正电,能够通过静电作用吸附阴离子表面活性剂线性烷基苯磺酸钠,因此本文将蛋壳膜固相萃取法与高效液相色谱-紫外检测相结合,建立了测定环境水样中线性烷基苯磺酸钠的分析方法。实验通过优化得到的最佳固相萃取条件为:样品溶液流速2 mL min~(-1),样品溶液酸度为pH6,NaCl含量为1%(w/v),洗脱剂为5mL甲醇,超卢时问为2min,样品溶液体积为500mL,并在此最佳条件下测定了分析方法相关参数,线性范围为0.2-100μg L~(-1),相对标准偏差(RSD)为1.0-8.2%,检测限为0.010-0.027μg L~(-1)。然后为考察分析方法的准确度而将其应用于自来水及河水等实际水样的分析测定,并与C8和C18两种商品固相萃取吸附剂进行了对比,实验结果令人满意,基于蛋壳膜的固相萃取体系对目标化合物的加标回收率为94.2-116.0%,富集能力高于C8(38.0-110.4%)和C18(29.7-82.7%)。该研究拓展了生物材料蛋壳膜的应用范围,为新型固相萃取吸附剂的研究开辟新的方向,并为离子型有机化合物的研究提供了有力的富集测定手段,具有较重要的理论意义和广阔的应用前景;另外本章的研究结果也表明蛋壳膜在水中离子表面活性剂的净化处理方面具有很大的应用潜力。 第四章:本章建立了以蛋壳膜为吸附剂的静态固相萃取方法富集苏丹红染料。实验首先对影响固相萃取效率的因素进行以获得最佳萃取条件,将此方法与高效液相色谱结合分析测定环境及食品中的苏丹红化合物。实验结果表明最佳固相萃取条件为:吸附时间40分钟,摇床转速100 r min~(-1),洗脱剂1mL无水乙醇,溶液酸度pH7,样品溶液体积250mL。在此条件下,线性范围为0.02-160μg L~(-1),相对标准偏差为1.5-3.4%,检测限为0.34-0.305μg L~(-1)。然后将蛋壳膜固相萃取体系应用于环境水样和食品的分析测定,结果令人满意,富集效率分别为100.2-113.6%和96.9-109.6%。此研究结果进一步扩展了蛋壳膜作为固相萃取吸附剂的应用范围,并为蛋壳膜在其他样品前处理技术中的应用提供了新思路。 第五章:本章研究了以蛋壳膜为生物模版合成混合胶束固相萃取吸附荆,并用于萃取环境水样中的多环芳烃,结果显示此混合胶束吸附剂对模型化合物具有较好的富集性能。实验首先详细研究了线性烷基苯磺酸钠在蛋壳膜表面的吸附动力学并测定了吸附等温线,结果表明达到吸附平衡所需时间与线性烷基苯磺酸钠的烷基链无关,吸附等温线表现出了典型的三阶段吸附变化趋势,与表面活性剂在无机氧化物表面的自组装行为相似,即半胶束阶段、混合胶束阶段和双层胶束阶段。实验通过进一步研究发现当表面活性剂在蛋壳膜表面形成饱和单层胶束时(浓度为0.5 mmol L~(-1))对多环芳烃的富集效率最高,然后优化样品溶液酸度、流速、体积以及洗脱剂等因素得到最佳固相萃取条件,并在此条件下测定分析方法相关参数,线性范围、相对标准偏差和检测限分别为0.02-6μg L~(-1)、0.6-3.8%和0.1-8.6 ng L~(-1),然后将此萃取体系用于实验水样的萃取,并与C18进行对比。结果表明,混合胶束对不同水样中目标化合物的吸附萃取性能有较大差异:自来水及河水加标回收率为95.1-112.9%,废水加标回收率则仅为50.5-78.4%。实验通过进一步的研究发现其原因是由于腐殖酸在废水中含量较高,与线性烷基苯磺酸钠竞争蛋壳膜表面的吸附位点,降低了吸附剂表面疏水性,从而使其对多环芳烃的富集效率明显下降。该研究为混合胶束吸附剂的制备提供了一种新方法,在非离子型有机污染物的环境行为研究和分离富集中可发挥重要的作用。 第六章:本章选择初步探讨了蛋壳膜对水溶液中不同性质芳香族化合物的吸附机理,重点研究了阴离子表面活性剂在蛋壳膜表面形成的混合胶束对芳香族化合物吸附行为的影响以及萘、菲和芘三种多环芳烃化合物在其表面竞争吸附行为。实验结果表明表面活性剂自组装对芳香族化合物的吸附行为主要有以下影响:1、线性烷基苯磺酸钠在蛋壳膜表面形成饱和单层混合胶束时对大部分芳香族化合物(除苯酚和萘酚)的吸附能力最强,蛋壳膜对苯酚和萘酚的吸附随阴离子表面活性剂浓度的增加而不断下降,其原因可能是酚类化合物易电离而带负电,从而与表面活性剂的亲水端在蛋壳膜表面产生竞争吸附;2、蛋壳膜表面的混合胶束对含有萘环结构化合物吸附量大于含有苯环结构的化合物,其中对荼的吸附量最大。萘、菲和芘竞争吸附实验结果显示,混合胶束对三种模型化合物的吸附量大小顺序为:芘>菲>萘,而且在与菲和芘共存的条件下,萘在混合胶束表面的吸附量明显降低,根据此实验现象可推测,基于蛋壳膜制备的阴离子型混合胶束对于芳香族化合物的吸附机理主要是线性烷基苯磺酸钠疏水端与芳香化合物分子之间的疏水作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前15条
1 皮钰珍;王淑琴;李秋红;;鸡蛋壳膜资源的开发与应用前景[J];食品科技;2006年04期
2 杨德玉;李珍;高新;丁兆兰;刘鹏;张小燕;;酶法提取蛋壳膜中的角蛋白[J];食品科学;2007年06期
3 李彦坡;马美湖;;蛋壳及蛋壳膜的研究和利用[J];粮食与食品工业;2008年05期
4 肖文香;;蛋壳膜对有机染料的吸附脱色作用研究[J];化工时刊;2009年05期
5 陶旭;刘静波;王二雷;张燕;王作昭;;废弃鸡蛋壳的化学组成及其中唾液酸的生物学功能[J];食品工业科技;2010年11期
6 刘国庆;凌庆枝;孙军飞;;蛋壳膜硫酸软骨素的提取工艺及其优化[J];食品科学;2007年09期
7 刘涛;;蛋壳膜吸附脱色处理水溶性染料[J];广州化工;2011年01期
8 张瑞宇;;废弃蛋壳的利用价值及其资源化途径与技术[J];重庆工商大学学报(自然科学版);2006年06期
9 杨引玲;温雅琼;李毅;袁红雁;;蛋壳膜原位生长PbS纳米颗粒及其机理初探[J];化学研究与应用;2011年07期
10 皮钰珍;李佳音;贺亮;;双酶复合法提取蛋壳膜中透明质酸的研究[J];食品与机械;2011年04期
11 赵玉红;迟玉杰;;蛋壳膜中透明质酸的提取及部分特性研究[J];食品工业科技;2008年06期
12 聂珍媛;任凤莲;夏金兰;巴志宁;;一种禽蛋壳膜高效分离新方法[J];食品科技;2008年02期
13 周艳华;马美湖;蔡朝霞;李涛;;对蛋壳膜中角蛋白与胶原蛋白的提取分离技术及功能多肽的概述[J];四川食品与发酵;2008年04期
14 夏晓东;易平贵;;基于蛋壳膜固定酶和纳米银膜光度法对葡萄糖的检测[J];分析测试学报;2009年12期
15 汪宝欢;王明媚;杨哪;徐学明;;蛋膜功能性饮料的研究[J];食品工业科技;2010年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 汪卫东;新型吸附材料在样品前处理技术中的应用研究[D];西南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 邵剑波;磺酸功能化蛋壳膜生物材料对染料及纳米微粒的吸附性能研究[D];西南大学;2014年
2 兰丹;基于纳米金增强的酶基化学发光生物传感器的研究[D];陕西师范大学;2008年
3 董睿;鸡蛋源沙门菌的分离鉴定及其耐药基因和毒力基因的检测[D];西北农林科技大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978