新型吸附材料的制备及其在痕量金属离子分析中的应用

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重金属排放到环境中对水、土壤质量、水生物以及人类健康构成了潜在的威胁。此外,金属离子不能像有机污染物那样生物降解,这些存在于环境中的金属离子被生物体摄取并聚集在生物体内,就成为了一个公共健康问题。由于基质的干扰以及这些离子的浓度非常低,利用现代光谱分析技术通常不能直接测定。因此,在测定前需要一个分离预富集步骤。现在,固相萃取(SPE)由于它具有回收率高、萃取时间短、富集因子高、成本低、相对液-液萃取来说有机试剂消耗少的优点,已成为环境样品预处理的一个普遍的技术。在SPE过程中,合适吸附剂的选择是取得高回收率和高富集因子的一个关键因素。因此,本论文合成了几种新型吸附材料,并将其用于环境样品中痕量金属离子的分离富集,主要包括如下几方面的研究工作:1.新型吸附剂1-(2-甲氨乙基)-3-苯脲修饰的活性炭被合成并用于水样中Cr(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)和Pb(11)的预富集,用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)进行检测。实验表明最佳的富集酸度为pH4, Cr(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)和Pb(Ⅱ)的吸附容量分别为39.8、39.9、77.8及17.3mg g-1。八次平行测定的相对标准偏差(RSD)低于4.0%。此方法被成功应用于天然水样和标准样品中Cr(Ⅲ). Cu(Ⅱ)、 Fe(Ⅲ)和Pb(Ⅱ)的富集分离,结果令人满意。2.乙-3-(2-氨乙氨)-2-氯丁烯-2-酯修饰的活性炭(AC-EAC)被合成和表征。这种新的吸附剂对Au(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)和Pt(Ⅳ)表现出极好的亲合力、相对较高的吸附容量和较短的平衡时间。对影响目标离子定量回收的分析参数也做了详尽的研究。本方法被应用于实际样品中痕量Au(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)和Pt(Ⅳ)的预富集和测定,取得了满意的结果。3.1-(2-氨乙基)-3-苯脲功能化的硅胶被合成和表征。此新吸附剂对Sc(Ⅲ)表现出亲合力强、吸附容量相对高、平衡时间短和易洗脱的优点。对影响目标离子吸附和洗脱效率的参数也做了研究。最佳富集酸度为pH4,吸附的Sc(Ⅲ)能被1.0mL0.1mol L-1HCl定量洗脱下来。常见共存离子对Sc(Ⅲ)的分离和测定没有明显干扰。最大的静态吸附容量为32.5mgg-1。此方法中Sc(Ⅲ)的检出限为0.091μg g-1,八次平行测定的相对标准偏差(RSD)低于3.0%。此方法被用于环境样品中痕量Sc(Ⅲ)的预富集,结果令人满意。4.合成了一种新的吸附剂即2-(硫代氨基甲酰)肼基乙酰胺功能化的硅胶,此新吸附剂对Fe(Ⅲ)和Pb(Ⅱ)表现出亲合力强、吸附容量相对高、富集因子高、平衡时间短和易洗脱的优点。影响目标离子吸附和洗脱效率的参数也做了研究。此方法成功应用于环境样品中痕量Fe(Ⅲ)和Pb(Ⅱ)的分析,方法的精密度和准确度令人满意。5.合成了一种新的吸附剂即3-(4-氨基-苯胺)-2-氯-丁基-2-乙酸乙酯功能化的多壁碳纳米管,该新吸附剂对Pb(Ⅱ)的亲合力较强。对影响目标离子吸附和洗脱效率的参数也进行了研究。此方法被成功应用于环境样品中痕量Pb(Ⅱ)的分析,并取得了满意结果。
摘要第4-6页
Abstract第6-7页
第一章 综述第14-38页
    1 课题研究背景及意义第14-15页
    2 光谱分析及电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)在金属离子检测中的应用第15-17页
    3 分离富集方法介绍第17-21页
        3.1 火试金法第17页
        3.2 萃取法第17-18页
        3.3 沉淀法第18页
        3.4 浮选法第18-19页
        3.5 泡沫塑料富集法第19页
        3.6 离子交换法第19页
        3.7 生物藻分离富集第19页
        3.8 电解和修饰电极富集第19-20页
        3.9 分子印迹技术第20页
        3.10 液膜法第20-21页
        3.11 其他分离富集方法第21页
    4 固相萃取及其在痕量元素分离富集中的应用第21-28页
        4.1 固相萃取的原理第21-23页
        4.2 固相萃取的装置第23页
        4.3 固相萃取常用的吸附材料及应用第23-28页
        4.4 固相萃取的发展趋势第28页
    5 选题思路及本论文的研究工作第28-30页
    参考文献第30-38页
第二章 1-(2-甲氨乙基)-3-苯脲修饰的活性炭用于环境样品中Cr(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)和Pb(Ⅱ)的富集分离研究第38-52页
    2.1 引言第38-39页
    2.2 实验部分第39-42页
        2.2.1 实验试剂第39页
        2.2.2 实验仪器第39页
        2.2.3 样品准备第39-40页
        2.2.4 新型吸附剂的制备及表征第40-41页
        2.2.5 实验过程第41-42页
    2.3 结果与讨论第42-48页
        2.3.1 酸度的影响第42页
        2.3.2 震荡时间的影响第42-43页
        2.3.3 流速的影响第43-44页
        2.3.4 洗脱条件、最大样品体积及富集因子第44-45页
        2.3.5 吸附容量第45页
        2.3.6 共存离子的影响第45页
        2.3.7 方法的检出限和精密度第45-46页
        2.3.8 方法的应用第46-47页
        2.3.9 与其他方法的比较第47-48页
    2.4 结论第48-49页
    参考文献第49-52页
第三章 乙-3-(2-氨乙氨)-2-氯丁烯-2-酯修饰的活性炭对Au(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)和Pt(Ⅳ)吸附性能的研究第52-68页
    3.1 引言第52-53页
    3.2 实验部分第53-57页
        3.2.1 实验试剂第53页
        3.2.2 实验仪器第53页
        3.2.3 样品准备第53-54页
        3.2.4 新型吸附剂的制备及表征第54-57页
        3.2.5 实验过程第57页
    3.3 结果与讨论第57-63页
        3.3.1 酸度的影响第57-58页
        3.3.2 震荡时间的影响第58页
        3.3.3 洗脱条件的选择第58-59页
        3.3.4 样品流速的影响第59页
        3.3.5 最大样品体积和富集因子第59-60页
        3.3.6 吸附容量第60页
        3.3.7 吸附剂稳定性测试第60页
        3.3.8 共存离子的影响第60-61页
        3.3.9 方法的精密度和检出限第61页
        3.3.10 方法的应用第61-62页
        3.3.11 与其他方法的比较第62-63页
    3.4 结论第63-64页
    参考文献第64-68页
第四章 1-(2-氨乙基)-3-苯脲修饰的硅胶用于环境样品中钪的富集分离研究第68-80页
    4.1 引言第68-69页
    4.2 实验部分第69-73页
        4.2.1 实验试剂第69页
        4.2.2 实验仪器第69页
        4.2.3 样品准备第69-70页
        4.2.4 新型吸附剂的制备及表征第70-72页
        4.2.5 实验过程第72-73页
    4.3 结果与讨论第73-77页
        4.3.1 酸度的影响第73页
        4.3.2 震荡时间的影响第73-74页
        4.3.3 流速的影响第74页
        4.3.4 最大样品体积、富集因子和洗脱条件第74-75页
        4.3.5 吸附容量第75页
        4.3.6 稳定性测试第75页
        4.3.7 共存离子的影响第75页
        4.3.8 分析的精密度和检出限第75-76页
        4.3.9 方法的应用第76页
        4.3.10 与其他方法的比较第76-77页
    4.4 结论第77-78页
    参考文献第78-80页
第五章 2-(硫代氨基甲酰)肼基乙酰胺功能化的硅胶用于环境样品中Fe(Ⅲ)和Pb(Ⅱ)的富集分离研究第80-91页
    5.1 引言第80-81页
    5.2 实验部分第81-84页
        5.2.1 实验试剂第81页
        5.2.2 实验仪器第81页
        5.2.3 样品准备第81-82页
        5.2.4 新型吸附剂的制备及表征第82-83页
        5.2.5 实验过程第83-84页
    5.3 结果与讨论第84-87页
        5.3.1 酸度的影响第84-85页
        5.3.2 震荡时间的影响第85页
        5.3.3 流速的影响第85页
        5.3.4 最大样品体积、富集因子和洗脱条件第85-86页
        5.3.5 吸附容量第86页
        5.3.6 稳定性测试第86页
        5.3.7 共存离子的影响第86页
        5.3.8 分析的精密度和检出限第86-87页
        5.3.9 方法的应用第87页
    5.4 结论第87-89页
    参考文献第89-91页
第六章 3-(4-氨基-苯胺)-2-氯-丁基-2-乙酸乙酯功能化的多壁碳纳米管对于痕量Pb(Ⅱ)的富集分离研究第91-103页
    6.1 引言第91-92页
    6.2 实验部分第92-96页
        6.2.1 实验试剂第92页
        6.2.2 实验仪器第92-93页
        6.2.3 样品准备第93页
        6.2.4 新型吸附剂的制备及表征第93-95页
        6.2.5 实验过程第95-96页
    6.3 结果与讨论第96-99页
        6.3.1 酸度的影响第96页
        6.3.2 震荡时间的影响第96页
        6.3.3 流速的影响第96-97页
        6.3.4 洗脱条件、最大样品体积及富集因子第97页
        6.3.5 吸附容量第97-98页
        6.3.6 共存离子的影响第98页
        6.3.7 方法的检出限和精密度第98页
        6.3.8 方法的应用第98-99页
    6.4 结论第99-100页
    参考文献第100-103页
本论文的主要结论及创新第103-104页
展望第104-105页
在读期间发表的论文及参与工作第105-107页
致谢第107页
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