一种从海水中富集分离黄色物质的方法

摘要

本发明涉及一种从海水中富集分离黄色物质的方法。用大孔树脂做吸附剂，海水过滤后用盐酸调其pH为酸性，蠕动泵上样，用有机试剂洗脱，旋转蒸发或氮气吹扫洗脱液，除去有机试剂，超纯水溶解后得黄色物质水溶液，将水溶液冻干得到其干粉；或用凝胶柱对水溶液进行再分离，得到不同分子量范围的黄色物质成分，上述大孔树脂选用LSA－20，XAD－8等类型；洗脱剂选用色谱纯的有机试剂甲醇、乙醇；凝胶选用G－25，G－50凝胶。本发明吸附介质原料丰富，能选择性吸附CDOM，且吸附量大，上样速度快，操作简单易控制，洗脱率高，能从海水中获取大量黄色物质。

说明书

技术领域

本发明涉及一种从海水中大量富集分离黄色物质(CDOM)的方法。

背景技术

作为有色可溶性有机物(chromophoric dissolved organic matter，CDOM)的黄色物质，Kalle最早称之为Gelbstoff，是溶解有机物(DOM)的重要组成部分，约占水体中溶解有机碳的40％-60％；它的名称来自它对水色的影响，黄色物质对水色贡献达85％-100％，能使水呈黄色或褐色。黄色物质在生物学上属于惰性物质，在海洋中具有良好的保守性，因而被认为是海洋中的最佳示踪物质，被广泛地应用于沿岸水质、海洋污染程度的评价，以及海洋水团的划分等，许多研究表明黄色物质是海洋生态系统、光学遥感、海洋碳循环研究中必不可少的研究因素。

海水中黄色物质含量很低，且组成复杂，如青岛近岸海域海水黄色物质含量仅为0.32mg/L，要制备黄色物质必需将其同其他的溶解有机物和无机物分离开，即用冻干、化学沉淀、溶剂萃取、反渗透、超滤等工艺富集分离，但这些方法的操作过程复杂，不能选择性分离，且不适于从海水中大量富集分离黄色物质。目前最常用的分离水体黄色物质的方法是用非离子型固体吸附剂的柱色谱技术。利用氧化铝、碳18、硅胶等非离子型固体吸附剂均能吸附黄色物质，但它们的吸附量少，上样速度慢、洗脱率低，显然不能满足从海水中大量富集分离黄色物质的需求。

发明内容

本发明目的在于提供一种能从黄色物质含量很低的海水中大量富集分离黄色物质的方法，即一种从海水中富集分离黄色物质的方法。

本发明的方法是先将处理干净的大孔树脂用湿法装入洗干净的玻璃柱，然后用PH＝2.3±0.4的盐酸水溶液洗柱，并保持酸性状态备用；将海水用0.22μm的玻璃纤维滤膜过滤，再用分析纯的盐酸调其PH＝2.3±0.4，然后用蠕动泵上柱，上样速度4.0~8.0ml/min；上样结束后，先用PH＝2.3±0.4的盐酸水溶液洗柱，以便除去柱内残留的海水，再用超纯水洗柱至柱内无氯离子存留(用硝酸银溶液检验)，最后用一定的洗脱剂洗脱得到黄色物质洗脱液；将黄色物质洗脱液先用旋转蒸发或氮气吹扫浓缩至干，再用超纯水溶解得到黄色物质的水溶液，该水溶液冻干得到黄色物质干粉。

上述的黄色物质是一类复杂的混合物，不同成分间的分子量差异较大，不同的分子量范围的成分其光学特性及其在水体中的作用也是不同的，如大分子量的成分具有较强的金属结合能力，是络合去除水体重金属粒子的重要成分。要真正深入研究黄色物质的理化特性及其在环境中的重要作用，有必要对富集到的黄色物质进行再分离。因此，将上述黄色物质水溶液用装柱凝胶进行再分离，用超纯水洗脱，即可分段收集不同分子量范围的黄色物质洗脱液，并分别将这些洗脱液真空冻干，则得到不同分子量范围的黄色物质干粉。

上述大孔树脂选用LSA-20，LSA-10，XAD-8，XAD-2四种中的任一种大孔树脂；上述洗脱剂选用色谱纯的甲醇、乙醇或丙酮；上述凝胶选用G-25或G-50凝胶。

本发明具有以下优点：吸附介质原料丰富，选用的大孔树脂能选择性吸附黄色物质，且吸附量大，上样速度快，装柱等操作简单易控制，洗脱率高，洗脱剂易去除，能尽量避免洗脱剂对富集成分的影响，并从海水中制备出大量黄色物质。还从分子大小的角度进行再分离，从而得到不同分子量范围的黄色物质成分。

具体实施方式

该方法基本步骤：

1、预处理大孔树脂：先分别用NaOH、HCl溶液洗涤树脂数次，然后超纯水洗至PH中性，再将大孔树脂置于索氏提取器内用分析纯的乙腈或甲醇处理1-3天，处理干净的树脂浸泡储存于甲醇中。

2、树脂装柱：根据上样量选用相应大小的玻璃柱，用10％硝酸溶液洗涤，并用超纯水冲洗干净。常规湿法将树脂装柱，然后用超纯水洗净柱内残存的甲醇，再用PH＝2.3±0.4的HCl溶液洗柱，即保持柱子处于酸性状态备用。

3、将海水用0.22μm的玻璃纤维滤膜过滤，再用分析纯HCl调pH＝2.3±0.4，然后用蠕动泵上样；根据装柱树脂量控制上样速度在4.0~8.0ml/min。

4、上样结束后先用pH＝2.3±0.4的HCl水溶液洗柱，除去柱中残存的海水，再用超纯水洗柱，洗至出柱水无氯离子流出(用硝酸银溶液检验)。

5、洗脱剂使用甲醇、乙醇或丙酮，洗脱至洗脱液无色为止。

6、洗脱液在45℃±5℃下使用旋转蒸发或氮气吹扫浓缩至干。

7、用超纯水溶解浓缩得到的黄色物质，得到其水溶液，将水溶液真空冻干得黄色物质干粉。

8、凝胶处理及装柱：首先水洗凝胶，倾倒多次出去水面飘浮成分；再沸水煮凝胶至其溶涨充分，用凝胶浆法装柱，再用0.1M的NaOH溶液洗柱30min，最后用超纯水洗至中性；将浓缩得到的黄色物质水溶液过凝胶柱，再用超纯水洗脱，分别收集不同分子量范围的黄色物质成分。然后将收集到的各部分水溶液冻干，得分子量范围为大于10000Da，1000~5000Da，小于1000Da的黄色物质干粉。以下面的具体实施例进行说明。

实施例1

首先，将处理干净的LSA-20树脂湿法装柱，柱径1cm，树脂装柱高度25cm，超纯水洗柱，PH＝2.3±0.4的HCl水溶液洗柱，即保持酸性状态备用；

取200L海水样品，用0.22μm的玻璃纤维滤膜过滤，再用分析纯的HCl调海水pH＝2.3±0.4。蠕动泵上样，控制流速4.0-6.0ml/min；

洗脱：pH＝2.3±0.4HCl洗柱，除去柱内残留的海水；超纯水洗柱，除去柱内残存HCl，用AgNO₃溶液检验出柱水无沉淀产生为止。最后用色谱纯甲醇洗脱至洗脱液无色为止，得到黄色物质的甲醇溶液；

浓缩：用旋转蒸发仪在40℃条件下，浓缩黄色物质的甲醇溶液至干，超纯水溶解得黄色物质的水溶液；

再分离：将G-50凝胶常规浆法装柱，将上述得到的黄色物质的水溶液加到凝胶柱顶部，用超纯水洗脱，分部收集洗脱液，得到不同分子量范围(大于10000Da、1000~5000Da、小于1000Da)的黄色物质水溶液，分别将各部分冻干，即得到不同分子量范围的黄色物质干粉。

实施例2

处理干净的XAD-8树脂湿法装柱，柱径1.6cm，树脂装柱高度20cm，超纯水洗柱，pH＝2.0的HCl水溶液洗柱，保持酸性状态备用；

取500L海水样品，用0.22μm的玻璃纤维滤膜过滤，浓HCl调pH＝2.0。蠕动泵上样，控制流速6.0ml/min；

洗脱：pH＝2.0HCl洗柱，除去柱内残留的海水；超纯水洗柱，除去柱内残存HCl，用AgNO₃溶液检验无沉淀产生为止；最后用色谱醇乙醇洗脱至洗脱液无色为止，得到黄色物质的乙醇溶液；

浓缩：用氮气吹扫浓缩仪在45℃条件下，浓缩黄色物质的乙醇溶液至干，超纯水溶解得黄色物质的水溶液；

再分离：将G-25凝胶常规浆法装柱，将上述得到的黄色物质的水溶液加到凝胶柱顶部，用超纯水洗脱，分部收集洗脱液，得到不同分子量范围(大于10000Da、1000~5000Da、小于1000Da)的黄色物质水溶液，分别将各部分冻干，即得到不同分子量范围的黄色物质干粉。

实施例3

首先，将处理干净的LSA-10树脂湿法装柱，柱径1cm，树脂装柱高度25cm，用超纯水洗柱，再用PH＝2.3±0.4的HCl水溶液洗柱，即保持酸性状态备用；

海水样品200L，用0.22μm的玻璃纤维滤膜过滤，再用分析纯的HCl调海水pH＝2.3±0.4。蠕动泵上样，控制流速4.0-6.0ml/min；

洗脱：pH＝2.3±0.4HCl洗柱，除去柱内残留的海水；再用超纯水洗柱，用AgNO₃溶液检验出柱水无沉淀产生为止。最后用色谱醇甲醇洗脱至洗脱液无色为止，得到黄色物质的甲醇溶液；

浓缩：50℃浓缩黄色物质的甲醇溶液至干，再用超纯水溶解得黄色物质水溶液，最后真空冻干水溶液得黄色物质干粉。如需再分离，方法同上。

实施例4

首先，将处理干净的XAD-2树脂湿法装柱，柱径1cm，树脂装柱高度25cm，超纯水洗柱，PH＝2.3±0.4的HCl水溶液洗柱，即保持酸性状态备用；

海水样品200L，用0.22μm的玻璃纤维滤膜过滤，再用分析纯的HCl调海水pH＝2.3±0.4。蠕动泵上样，控制流速4.0-6.0ml/min；

洗脱：pH＝2.3±0.4HCl洗柱，除去柱内残留的海水；再用超纯水洗柱，用AgNO₃溶液检验出柱水无沉淀产生时为止。最后用色谱醇甲醇洗脱至洗脱液无色为止，得到黄色物质的甲醇溶液；

浓缩：45℃浓缩黄色物质的甲醇溶液至干，再用超纯水溶解得黄色物质水溶液，最后真空冻干水溶液得黄色物质干粉。如需再分离，方法同上。