植物及水体重金属含量拉曼光谱检测方法研究

摘要

日常生活中接触到的重金属均是固态呈现于我们面前，这个时候它们并不会对我们的健康产生危害，其一旦随着废水、废气、废渣进入到了环境中，便祸害无穷。他们或是进入大气，或是被植物吸收，或是进入水体当中，随后通过食物、水、大气和皮肤接触四大途径进入人体，寻求一种快速检测重金属的分离方法亟待研究解决。本文运用树脂吸附法及共沉淀法分离富集植物及水体中的重金属，并结合拉曼光谱技术对其进行间接检测，其具体内容如下：
　　(1)采用HCl和NaOH对树脂进行预处理，经过多次树脂吸附实验，相较几种不同型号的树脂对重金属铜、铅的吸附率，选用了离子交换树脂D113吸附重金属铜，螯合树脂D401吸附重金属铅，并探讨了两种树脂的振荡时间、溶液pH、溶液温度等因素对重金属铜、铅的吸附效果影响，确定了最佳吸附条件。研究结果表明：溶液温度变化对D113树脂的吸附率影响不大，此次实验在常温下进行，D113树脂吸附Cu的最佳振荡时间为80min、振荡转速为120r/min、溶液pH可选5~7。而D401树脂吸附Pb的最佳振荡时间为80 min、振荡转速为120 r/min、溶液pH=6左右、最佳的溶液温度选取35℃。
　　(2)经清洗、干燥及粉碎后的香根草植株为树脂吸附的实验对象，对吸附重金属后树脂的拉曼光谱进行不同预处理，选取最优PLS预处理模型。研究结果显示：在D113树脂吸附铜实验组中，经一阶微分(3点)预处理后的吸附后D113树脂内的铜含量的检测模型效果最佳，其外部交互验证rp及RMSEP分别达到了0.78和23.46％。在D401树脂吸附铅实验组中，经一阶微分(3点)预处理后的吸附后D401树脂内的铅含量的检测模型效果最佳，其外部交互验证rp及RMSEP分别达到了0.727和7.275%。
　　（3）采用Mn2+-Dipy-SCN-三元络合体系分别对水体中的铜、镉重金属离子进行络合沉淀，收集沉淀物并让其自然风干，再采集络合物的拉曼光谱，然后对采集拉曼光谱建立校正模型，其最终结果显示：对水体中铜、镉重金属络合物的拉曼光谱分别经过一阶微分、去趋势算法、二阶微分和基线校正预处理后都得到了较好的分析模型，铜实验组的外部验证的rP和RMSEP分别为0.9和0.0108。镉实验组外部验证的rP和RMSEP分别为0.9156和0.0119。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

主要符号说明

第一章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2 重金属检测方法的研究现状

1.3 本课题研究内容和技术路线

1.4 本章小结

第二章 植物及水体中重金属样品的前处理

2.1 引言

2.2 试验仪器设备

2.3树脂吸附香根草植物重金属铜铅的前处理

2.4 共沉淀分离水体中重金属铜镉的前处理

2.5 本章小结

第三章 基于拉曼光谱-树脂吸附技术检测植物中重金属铜铅含量

3.1 引言

3.2 吸附后树脂的拉曼光谱采集

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 基于拉曼光谱-共沉淀技术检测水中重金属铜镉含量

4.1 引言

4.2 重金属-Mn2+-Dipy-SCN-共沉淀体系

4.3 样品拉曼光谱数据采集

4.4 结果与分析

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 研究工作总结

5.2 进一步研究展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢