双水相微萃取-高效液相色谱-串联质谱测定水体中的染料类污染物

摘要

由于高速的工业化发展，包含染料在内的许多化学品被大范围的生产出来，并且进入到我们的日常生活之中。染料大范围的被纺织业、印染业、造纸印刷业、彩色摄影业、食品业、化妆品和其他工业所应用。每年大约有1000种染料用于工业生产，全世界范围有超过70万吨的染料被生产出来。染料工业产出的废水内含有高浓度的有机化合物，并且具有强着色的特性，同时废水中的化学需氧量(COD)和总有机碳(TOC)含量也极高。染整过程中，有大约10％～15％的染料进入到废水中被排出，即使废水中染料含量很低但是颜色却是最易被识别出来的。将含有染料的废水排入地表水中，会影响到受纳水体的复氧能力，并且阻隔光照影响水生生物活性。与此同时，部分染料对哺乳类动物有致癌变和致毒作用。因此，建立一种高效和经济的对水体中染料类污染物的检测方法及前处理方法就显得尤为重要。
　　本文选用一种环境友好、经济便捷的前处理方法—双水相微萃取(Aqueous Two-phase Systems，ATPS)，对印染废水中的纺织染料进行萃取。目前为止，有关于成功应用双水相体系分离萃取不同染料的研究还少有报道。双水相引发的分离与传统分离技术相比下有很多的优点。其突出的是，由较低的界面张力带来的高效的传质速率、高选择性的分离行为、便捷的操作模式和方便大范围生产。ATPS由不相溶的小分子有机溶剂和无机盐水溶液成相。超过化合物的临界浓度相自发分离开来，目标化合物被富集，两相形成。ATPS应用广泛，可用于分离生物蛋白、单克隆抗体、小分子化合物及水和食物中的药物残留，对环境修复工程也逐渐涉及。本文建立双水相萃取体系，提取上相并进入高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS/MS)检测水体中的染料类污染物，进行研究。
　　本文内容主要包含以下几点:
　　1.介绍了各类染料类污染物的特征、应用及毒理危害，还有目前国内外的研究方法现状。着重介绍了双水相微萃取的组成、影响因素和应用前景。
　　2.双水相微萃取体系(ATPS)-乙腈/无机盐在本文中研究并应用于萃取印染废水中的7种分散类染料:分散黄3、分散蓝35、分散红1、分散橙1、分散蓝106、分散橙37及分散棕1。使用高效液相色谱-质谱联用仪分析测定水体中的目标物。分散类染料富集于乙腈上相。对萃取的影响因素有:萃取溶剂的体积、盐的种类和浓度、样品溶液pH值和超生萃取时间。对7种分散类染料的检出限在0.003-0.052μgL-1之间。应用此方法萃取分散类染料，目标分析物的回收率在96％～107％之间，相对标准偏差低于6.6％。
　　3.建立一种简单的以醇/无机盐为双水相体系的萃取方法，用以研究分离和富集水体中的染料类污染物质。研究通过醇（乙醇、叔丁醇、正丙醇和异丙醇）和无机盐(K2HPO4，(NH4)2SO4，K2CO3）双水相体系对7种分散类染料（分散黄3、分散蓝35、分散红1、分散橙1、分散蓝106、分散橙37和分散棕1）和4种酸性染料（酸性红1、酸性红87、酸性橙7和酸性蓝83）的萃取率。通过对醇的种类、无机盐的浓度、样品溶液pH值和萃取时间等影响因素进行条件优化。结果显示，7种分散类染料的富集倍数在38～49之间，检出限为0.0033-0.037μg L-1。
　　4.对本论文进行总结归纳，对比分析了小分子有机溶剂—醇与乙腈和无机盐成相形成的双水相体系对染料类污染物的分离萃取。并对ATPS发展前景进行展望，该方法易操作、成本低、效率高，并且获得了较高的富集倍数、更低的检测线和更高的回收率。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景

1．2 染料

1．2．1 染料的特性

1．2．2 致敏性分散染料

1．2．3 致癌性染料

1．3 双水相微萃取

1．3．1 双水相发展历史及背景

1．3．2 双水相体系的种类

1．3．3 影响双水相体系的相分离因素

1．3．4 对双水相体系的优化

1．3．5 双水相体系的应用

1．4 本论文研究内容和意义

第二章 乙腈／无机盐双水相体系萃取-高效液相色谱-串联质谱法测定印染废水中分散类染料

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器与设备

2．2．2 试剂和材料

2．2．3 样品采集制备

2．2．4 色谱和质谱条件

2．2．5 萃取过程

2．2．6 标准校正曲线

2．3 结果与讨论

2．3．1 乙腈加入量对萃取的影响

2．3．2 无机盐的种类和浓度对萃取率的影响

2．3．3 样品溶液pH对萃取率的影响

2．3．4 超声时间对萃取的影响

2．3．5 响应面优化实验设计

2．3．6 工作曲线、线性范围、检出限

2．3．7 实际水样的测定

2．4 结论

第三章 正丙醇／无机盐双水相体系萃取-高效液相色谱-串联质谱法测定印染废水中染料类污染物

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器与设备

3．2．2 试剂和材料

3．2．3 样品采集制备

3．2．4 色谱和质谱条件

3．2．5 萃取过程

3．2．6 标准校正曲线

3．3 结果与讨论

3．3．1 无机盐与醇的种类和浓度对萃取率的影响

3．3．2 样品溶液中pH对萃取率的影响

3．3．3 超生时间对萃取率的影响

3．3．4 响应面优化实验设计

3．3．5 工作曲线、线性范围、检出限

3．3．6 实际水样的测定

3．4 结论

4．1 研究论文总结

4．2 双水相体系发展前景展望

参考文献

致谢

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