纳米材料富集分离与ICP-MS联用测定重金属离子的方法研究

摘要

随着科学技术的进步，现代检测技术已经得到了飞速的发展，但是当对样品组分进行直接准确定量分析时，有时还是会遇到困难，有时甚至是不可能的，这主要有三方面原因:一是有些样品本身的物理化学状态不适合直接测定；二是样品组分含量极低，而分析方法对极低含量组分的灵敏度不够;三是由于基体干扰，无法对待测组分准确测定，因此，必须选择合适的富集分离技术来完善检测方法，通过对待测组分的富集分离，不仅能大大提高待测元素浓度，而且可以在一定程度上消除基体干扰，有效改善方法的检出限、精密度和准确度，更好的扩大分析方法的应用范围。
　　 电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)是目前元素分析中公认的先进检测技术，该技术具有检出限低、线性范围宽、灵敏度高、样品消耗少等优点，但该技术也存在缺点，如会受基体效应影响，需要进行内标法校正，对高盐样品耐受较差，测定高盐样品时需要使用高盐雾化器等。如今，固相萃取与光谱检测的联用技术在痕量元素分析上已经取得了很大的成绩，固相萃取超强的富集分离能力大大弥补了单一检测技术在元素测定过程中出现的很多不足，随着富集分离技术的发展和对材料科学认知的深入，纳米材料因其独特的优越性能，作为富集分离材料引起了人们的广泛关注，本论文将自制的纳米二氧化铈和二氧化锆作为富集分离材料，以ICP-MS为检测手段，系统的研究了纳米二氧化铈和二氧化锆对几种金属离子的吸附性能，建立了完整的痕量元素分析方法，具体如下:
　　 采用水热法制备纳米二氧化锆，以其为富集分离材料与ICP-MS联用，研究了纳米二氧化锆对Ni(Ⅱ)的吸附性能，并建立了痕量Ni(Ⅱ)的测定方法，该法检出限为0.029ng/mL，相对标准偏差为2.7％，并成功将该法应用于实际水样的分析，方法回收率为96.3％～101.4％，结果满意。
　　 系统地研究了纳米二氧化锆对Ba(Ⅱ)的吸附性能，以ICP-MS为检测手段，优化实验条件，建立了纳米二氧化锆为吸附剂ICP-MS测定痕量Ba(Ⅱ)的方法，该法检出限为0.007ng/mL，相对标准偏差为0.13％，并成功将该法应用于实际样品的分析，方法加标回收率为98.6％～106.2％。
　　 采用室温固相法制备纳米二氧化铈，研究了纳米二氧化铈同时富集分离Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的最佳条件，建立了纳米二氧化铈富集分离ICP-MS同时测定痕量的Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的方法，该方法对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的检出限分别为0.0017ng/mL和0.0092ng/mL，相对标准偏差分别为4.76％和0.94％，将本方法应用于实际水样中痕量Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的同时测定，方法回收率分别为Pb(Ⅱ)93.59％～106.4％，Cd(Ⅱ)96.20％～108.9％，结果满意。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 元素检测常用的现代仪器分析技术

1．1．1 分光光度法

1．1．2 原子吸收光谱法

1．1．3 原子发射光谱法

1．1．4 原子荧光光谱法

1．1．5 电感耦合等离子体质谱法

1．1．6 X射线荧光光谱法

1．1．7 离子色谱法

1．1．8 其它

1．2 元素分析中常用的富集分离技术

1．2．1 溶剂萃取富集分离技术

1．2．2 浊点萃取宣集分离技术

1．2．3 离子交换富集分离技术

1．2．4 浮选富集分离技术

1．2．5 液膜富集分离技术

1．2．6 沉淀富集分离技术

1．2．7 微波辅助萃取膏集分离技术

1．2．8 固相萃取富集分离技术

1．2．9 固相微萃取富集分离技术

1．3 固相萃取中常用的吸附材料

1．3．1 无机硅胶

1．3．2 活性炭

1．3．3 树脂

1．3．4 纤维类

1．3．5 生物吸附材料

1．3．6 新型吸附材料-纳米材料

1．4 论文研究内容

1．5 课题来源

第2章 实验材料和分析方法

2．1 实验试剂与仪器

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．2 材料表征

2．2．1 X射线衍射(XRD)分析

2．2．2 扫描电子显微镜(SEM)分析

2．2．3 透射电子显徽镜(TEM)分析

2．3 电感耦合等离子体质谱法分析

第3章 纳米二氧化锆富集分离ICP-MS测定环境样品中的镍

3．1 前言

3．2 实验方法

3．2．1 水热法制备纳米ZrO2

3．2．2 纳米ZrO2富集分离Ni(Ⅱ)的实验过程

3．3 结果与讨论

3．3．1 纳米材料的表征

3．3．2 绘制工作曲线

3．3．3 pH值对纳米ZrO2吸附Ni(Ⅱ)的影响

3．3．4 纳米ZrO2用量对吸附的影响

3．3．5 吸附时间对吸附率的影响

3．3．6 洗脱液种类及洗脱液浓度的选择

3．3．7 洗脱时间的选择

3．3．8 富集倍数实验

3．3．9 静态吸附容量Qs

3．3．10 共存离子的影响

3．3．11 检出限和精密度

3．3．12 回收纳米ZrO2的再生实验

3．3．13 纳米ZrO2与普通ZrO2吸附对比实验

3．4 实际应用

3．5 本章小结

第4章 纳米二氧化锆富集分离ICP-MS测定环境样品中的钡

4．1 前言

4．2 实验方法

4．2．1 纳米ZrO2的制备

4．2．2 纳米ZrO2富集分离Ba(Ⅱ)的实验过程

4．3 结果与讨论

4．3．1 绘制工作曲线

4．3．2 pH值对纳米ZrO2吸附Ba(Ⅱ)的影响

4．3．3 纳米ZrO2用量对吸附的影响

4．3．4 吸附时间对吸附率的影响

4．3．5 洗脱液种类及洗脱液浓度的选择

4．3．6 洗脱时间的选择

4．3．7 富集倍数实验

4．3．8 静态吸附容量Qs

4．3．9 共存离子的影响

4．3．10 检出限和精密度

4．3．11 回收纳米ZrO2的再生实验

4．3．12 纳米ZrO2与普通ZrO2对比实验

4．4 实际样品分析

4．5 本章小结

第5章 纳米CeO2富集分离ICP-MS同时测定痕量铅和镉

5．1 前言

5．2 实验方法

5．2．1 室温固相法制备纳米CeO2

5．2．2 纳米CeO2同时富集分离Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的实验过程

5．3 结果与讨论

5．3．1 纳米CeO2的表征

5．3．2 Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的工作曲线

5．3．3 pH值对纳米CeO2同时吸附Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的影响

5．3．4 纳米CeO2用量对吸附的影响

5．3．5 吸附时间对吸附率的影响

5．3．6 洗脱液种类及洗脱液浓度的选择

5．3．7 洗脱时间的选择

5．3．8 富集倍数实验

5．3．9 静态吸附容量Qs

5．3．10 共存离子的影响

5．3．11 检出限和精密度

5．3．12 纳米CeO2的再生实验

5．4 实际样品分析

5．5 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文

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