论文总字数：19606字

摘 要

梯度扩散薄膜技术（Diffusive Gradients in Thin-films, DGT）是一种新型的原位被动采样技术，近年来被广泛应用于重金属形态的研究。但现有的DGT技术大多只能测定总无机砷，并不能满足不同砷形态的分析要求。

本文利用市售巯基硅（Mercapto）与琼脂糖的混合溶液制成吸附膜，组装成Mercapto-DGT，实现对As^III的原位选择性测定；实验测定了三价砷在扩散胶中的扩散系数，25 ℃下值为8.29×10^-6 cm² s⁻¹。研究发现，Mercapto-DGT技术在pH 5.7-8.4，离子强度10-750 mmol L^-1下均可实现对三价砷的选择性测定。除此以外，还制备了以双丙烯酰胺为胶溶液、氨基改性SBA-15颗粒为吸附材料的吸附膜，该吸附膜对As^V具有良好的选择性。未来，可将两者有效结合，实现原位选择性测定As^III和As^V。

关键词：梯度扩散薄膜技术（DGT） 砷形态 巯基硅 扩散系数

In-situ measurement of As^III and As^V selectively by diffusive gradients in Thin-films

Abstract

The passive diffusive gradients in thin-films (DGT) technique, is a kind of in-situ and novel tool for studying speciation of heavy metal, which has been widely used in recent years. So far, the existing DGT technique can only determine the total inorganic arsenic, and this can not meet the requirements of analyzing different forms of arsenic.

In this study, a kind of commercially available mercapto was used to make binding gel and incorporated into the DGT binding phase for selective measurement of As^III. The diffusion coefficient of As^III in the polyacrylamide diffusive gel was 8.29 ×10⁻⁶ cm² s⁻¹ at 25 °C. Under the situation of pH 5.7-8.4 and ionic strength 10-750 mmol L^-1, the Mercapto-DGT technique could successfully measure As^III. In addition, synthesized amino-functionalized SBA-15, which has been proved selectivity for As^V, was used to prepare the binding gel. This development of Mercapto-DGT is complementary to the amino-functionalized SBA-15. The combination of them could be used for in-situ measurement of As^III and As^V simultaneously.

Key words: Diffusive Gradients in Thin-films(DGT); Speciation of arsenic; Mercapto; Diffusion coefficient

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.1.1 砷污染概况 1

1.1.2 砷的监督管理标准 2

1.1.3 梯度扩散薄膜技术（DGT） 2

1.1.4 DGT在形态分析中的发展现状 3

1.2本文研究目的与意义 4

第二章 巯基硅（Mercapto）在DGT技术中的应用 6

2.1材料与方法 6

2.1.1 试剂、耗材和仪器 6

2.1.2 分析方法 7

2.1.3 扩散胶和吸附胶的制备 7

2.1.4 DGT的组装及分析 8

2.1.5 扩散系数的测定 8

2.1.6 吸附和洗脱 9

2.1.7 Mercapto-DGT对As^Ⅲ的选择性 10

2.1.8 离子强度和pH对 Mercapto-DGT的影响 10

2.2结果与讨论 10

2.2.1 As^Ⅲ的扩散系数 10

2.2.2 吸附和洗脱效率 12

2.2.3 Mercapto-DGT对As^Ⅲ的选择性 12

2.2.4 离子强度和pH对 Mercapto-DGT的影响 13

2.3 本章小结 14

第三章 氨基改性SBA-15对As^V的选择性吸附 15

3.1 材料与方法 15

3.1.1 实验试剂及仪器 15

3.1.2 氨基改性SBA-15的合成 16

3.1.3 吸附胶的制备 16

3.1.4 吸附和洗脱 17

3.2结果和讨论 17

3.2.1 吸附和洗脱效率 17

3.3 本章小结 18

第四章 结论与展望 19

参考文献 20

致谢 23

第一章 绪论

1.1引言

1.1.1 砷污染概况

砷是一种在自然界普遍存在且有毒的非金属元素，随着工农业的快速发展，废气、废渣、废水的大量排放，水体和土壤中重金属污染日益严重，砷污染已成为全球共同面临的环境问题。砷污染不但对生态环境产生危害，影响生物生长和发育，而且还可以通过食物链进入人体，危害到人类的生存和健康。

在我国，砷污染主要来源于工农业活动，尤其是采矿、冶金废水及含砷农药的使用，导致大量含砷物质直接或间接地进入水体、土壤和大气，造成一系列砷污染事件。如2008 年昆明阳宗海砷污染，湖水中砷浓度高达160 µg L^-1[1]，超过0.1 mg L^-1的地表水环境标准V类标准限值（GB3838-2002）。2009年山东临沂某化工厂非法排污，致使江苏山东交界处水质砷含量高达512 µg L^-1，受污水体面积达1000万m^3[2]。湖南石门雄黄矿周边地区表层土壤砷含量平均在99.5 mg kg^-1、矿区稻米砷含量高达0.84 mg kg^-1[3]，超过国家食品标准4.6倍。据统计，每年人为向环境中排放的砷总量可以达到181485t^[4]。自然界中砷主要以无机的As^III和As^V两种不同形态存在，其中，As^III在自然环境中主要以中性H₃AsO₃形式存在，而As^V则主要以带负电荷的含氧阴离子形式存在^[5]。不同价态之间的化学性质、生物有效性均有显著差异。据研究，As^III的毒性约为As^V的60倍^[6]。

请支付后下载全文，论文总字数：19606字