磁性固相萃取—原子吸收光谱法测定环境水样中几种重金属离子

摘要

随着人们环境保护意识的增强，近年来重金属环境污染问题备受关注。原子吸收光谱法(AAS)是金属元素分析中常用的方法之一。当待测元素含量很低或者样品基质复杂时，往往需要借助于样品前处理方法来提高分析方法的灵敏度和选择性。
　　 传统样品前处理方法操作较为繁琐，处理周期较长，溶剂用量大。为了克服这些缺点，近年来发展了多种样品前处理新技术，如:微波萃取(MAE)、超临界流体萃取(SFE)、固相萃取(SPE)、固相微萃取(SPME)、浊点萃取(CPE)、单滴微萃取(SDME)、基于中空纤维的液相微萃取(HF-LPME)、悬浮固化液相微萃取(SFO-LPME)、磁性固相萃取(MSPE)等。某些磁性固相萃取剂具有较高的萃取能力和萃取效率，适当润洗之后磁性吸附剂可以循环使用。磁性固相萃取仅通过施加一个外部磁场，相分离即可实现，操作简单、省时快速、无需离心过滤等繁琐操作。磁性固相萃取技术在痕量污染物萃取分离领域已得到了应用并不断扩展。
　　 本文在系统查阅了国内外重金属离子检测和萃取富集方法相关报道的基础上，开展了以下研究工作:
　　 1、将本实验室制备的石墨烯-Fe3O4磁性纳米粒子，用以富集和萃取水样中的铜离子，并使用原子吸收分光光度计测定建立了水样中铜离子测定的新方法。对影响萃取效率的因素，包括磁性纳米粒子的用量、萃取时间、样品溶液pH和解吸条件进行了优化。在优化实验条件下，目标分析物在在0.50～100ng/mL范围内呈现良好的线性关系，线性相关系数(r)为0.9981，富集倍数为80.4倍，方法的检出限(S/N=3)为0.067ng/mL。将该方法应用于实际水样（矿泉水、自来水、公园湖水）中痕量铜离子的测定，样品的平均加标回收率在94.5％～103.0％之间，相对标准偏差2.1％～5.2％。
　　 2、应用石墨烯磁性固相萃取富集和萃取水样中的镍离子，并使用原子吸收分光光度计测定建立了水样中镍离子测定的新方法。对影响萃取效率的因素，包括磁性纳米粒子的用量、萃取时间、样品溶液pH和解析吸条件进行了优化。在优化实验条件下，目标分析物在0.50～150ng/mL范围内呈现良好的线性关系，线性相关系数(r)为0.9983，富集倍数为80.4倍，方法的检出限(S/N=3)为0.1ng/mL。将该方法应用于实际水样（自来水、公园湖水、某工厂废水）中痕量镍离子的测定，样品的平均加标回收率在95.6％～102.9％之间，相对标准偏差2.0～4.1％。
　　 3、本实验将悬浮凝固化有机液滴液相微萃取技术与火焰原子吸收光谱结合使用，选用8-羟基喹啉为螯合剂，1-十二醇作为萃取剂，建立了灵敏、快速分析测定环境水样中痕量镉的新方法，系统的优化了影响DLLME-SFO萃取富集效率的各方面因素。通过对实验条件的优化，镉的富集倍数达133倍，线性范围在0.5～500ng/mL之间，线性相关系数(r)为0.9987。方法的检出限为0.3ng/mL（S/N=3）。本方法可用于实际样品中镉残留量的测定，平均加标回收率为92.2％～104.7％，相对标准偏差2.5％～5.1％。该方法用于水样中痕量镉的检测，不仅操作简便、迅捷，且具有较高的灵敏度。
　　 4、应用石墨烯磁性固相萃取去除水样中的有机染料—对品红，考察了其吸附动力学与吸附等温线，对影响去除率的诸因素进行了系统的优化，并对吸附剂的循环使用进行了研究。试验结果表明，本方法简便、快速、具有较高经济性和可行性，适于实际水样中有机染料的去除。

目录

声明

摘要

主要符号缩写表

1 引言

1．1 重金属检测技术研究进展

1．1．1 原子发射光谱法(AES)

1．1．2 原子吸收光谱法(AAS)

1．1．3 质谱法(MS)

1．1．4 原子荧光光度法(AFS)

1．1．5 紫外-可见分光光度法(UV-Vis)

1．1．6 X射线荧光光谱法(XRF)

1．1．7 电位分析法

1．1．8 伏安法和极谱法

1．2 样品前处理技术研究进展

1．2．1 微波萃取(MAE)

1．2．2 超临界流体萃取(SFE)

1．2．3 固相萃取(SPE)

1．2．4 固相微萃取(SPME)

1．2．5 浊点萃取(CPE)

1．2．6 单滴微萃取(SDME)

1．2．7 中空纤维液相微萃取(HF-LPME)

1．2．8 悬浮固化液相微萃取(SFO-LPME)

1．2．9 磁性固相萃取(MSPE)

1．3 磁性碳纳米材料在分离科学中的应用进展

1．3．1 磁性碳纳米材料的发展历程

1．3．2 磁性石墨烯在分离科学中的应用

1．4 本论文的意义及目标

2 磁性石墨烯固相萃取-原子吸收法测定水样中铜离子

2．1 实验部分

2．1．1 试剂与材料

2．1．2 仪器

2．1．3 磁性石墨烯纳米粒子的制备

2．1．4 磁性固相萃取过程

2．2 结果与讨论

2．2．1 磁性石墨烯-Fe3O4纳米粒子的表征

2．2．2 磁性固相萃取条件的优化

2．2．3 方法的线性范围、重现性和检出限

2．2．4 实际样品的测定

2．2．5 磁性固相萃取MSPE与其它样品前处理技术的比较

2．3 结论

3 石墨烯磁性固相萃取-原子吸收法测定水样中镍离子

3．1 实验部分

3．1．1 试剂与材料

3．1．2 仪器

3．1．3 磁性石墨烯纳米粒子的制备

3．1．4 磁性固相萃取过程

3．2 结果与讨论

3．2．1 磁性石墨烯／Fe3O4纳米粒子的表征

3．2．2 磁性固相萃取条件的优化

3．2．3 方法的线性范围、重现性和检出限

3．2．4 实际样品的测定

3．3 结论

4 悬浮凝固化有机液滴液相微萃取-原子吸收法测定水样中镉离子

4．1 实验部分

4．1．1 试剂与材料

4．1．2 仪器

4．1．3 悬浮凝固化有机液滴液相微萃取过程

4．2 结果与讨论

4．2．1 DLLME-SFO萃取条件的优化

4．2．2 方法的线性范围，重现性和检出限

4．2．3 实际样品分析

4．2．4 悬浮凝固化有机液滴液相微萃取与其他样品前处理技术的比较

4．3 结论

5 磁性石墨烯吸附去除水溶液中有机染料的研究

5．1 实验部分

5．1．1 试剂与材料

5．1．2 仪器

5．1．3 磁性石墨烯纳米粒子的制备

5．1．4 磁性固相萃取及解吸过程

5．2 结果与讨论

5．2．1 磁性石墨烯／Fe3O4纳米粒子的表征

5．2．2 去除率的影响因素

5．3 结论

6 结论

参考文献

在读期间发表论文

作者简历

致谢