交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖在痕量元素及形態(tài)分析中的應(yīng)用.pdf

1、隨著生命科學(xué)、生物工程和環(huán)境科學(xué)等學(xué)科的迅速發(fā)展，分析對象的日益復(fù)雜多樣，對復(fù)雜基體中痕量和超痕量組分的分離和檢測成為突出的問題。雖然原子光譜檢測法具有很高的靈敏度，但是對分析待測元素含量極低或化學(xué)組分太復(fù)雜的試樣時，往往要求在測定之前輔以分離富集技術(shù)以純化富集待測物和除去干擾基體。固相萃取技術(shù)與原子光譜聯(lián)用在痕量元素的分離富集和形態(tài)分析中得到了廣泛的應(yīng)用，吸附材料的合成和選擇是影響分析靈敏度和選擇性的重要因素。因此，尋找新的、性能優(yōu)越

2、的吸附材料是分析化學(xué)領(lǐng)域中的一個研究熱點(diǎn)。
　　 由于多糖具有可再生、可降解和可通過物理和化學(xué)作用與金屬離子結(jié)合的特點(diǎn)，國內(nèi)外很多學(xué)者將天然多糖作為吸附劑，用于痕量元素的分析。但主要集中在殼聚糖及其衍生物上。魔芋葡甘聚糖(KGM)是由葡萄糖和甘露糖(摩爾比1.6：1)以β1，4糖苷鍵連接起來的高分子雜多糖，它是一種性能獨(dú)特、應(yīng)用廣泛的天然高分子。交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖是由KGM和一氯乙酸反應(yīng)后用環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)制得，它作為吸附材料

3、用于吸附重金屬已有報道，但作為吸附材料用于金屬離子的分離富集及形態(tài)分析研究尚未見報道。
　　 本論文的目的是通過將魔芋葡甘聚糖合成為交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖，系統(tǒng)地研究交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖對金屬離子的吸附性能，在此基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用于痕量金屬的分離富集和形態(tài)分析。此外，還采用FTIR、RAMAN、XRD、TG、SEM等現(xiàn)代技術(shù)手段對CCMKGM與金屬離子的相互作用進(jìn)行研究，探討了CCMKGM與金屬離子之間的作用機(jī)理。
　　

4、 主要內(nèi)容概括如下：
　　 (1)建立了用交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖(CCMKGM)作為微柱預(yù)富集填料，分離富集-GFAAS測定環(huán)境水樣中痕量鉛、鎘和銅的新方法。研究了溶液酸度、樣品的流速和體積、洗脫劑的濃度和體積、共存離子等對CCMKGM微柱吸附重金屬離子的影響。結(jié)果表明：在pH為5.0～7.0的條件下，三種重金屬離子可定量吸附在CCMKGM微柱上；采用1.0mL0.5mol/L的鹽酸溶液可將吸附在CCMKGM微柱上的鉛、鎘和銅定

5、量洗脫。該方法的檢出限(3σ)分別為Pb(Ⅱ):0.038μg/L，Cd(Ⅱ):0.0005μg/L和Cu(Ⅱ):0.014μ.g/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(R．S．D)分別為Pb(Ⅱ):3.5％，Cd(Ⅱ):9.2%和Cu(Ⅱ)：4.7%(初始濃度cPb(Ⅱ)=cCu(Ⅱ)=1.0μg/L，cCd(Ⅱ)=0.1μg/L;n=11)，富集倍數(shù)50倍。該法用于環(huán)境水樣的分析，結(jié)果令人滿意。為了進(jìn)一步確認(rèn)方法的可靠性，將該法用于環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定，

6、測得值與標(biāo)準(zhǔn)值相吻合。
　　 (2)首次將CCMKGM作為Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)形態(tài)分析的預(yù)富集材料，建立了用交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖(CCMKGM)作為微柱預(yù)富集填料，分離富集-FAAS測定環(huán)境水樣中Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)形態(tài)分析的新方法。研究了溶液酸度、樣品的流速和體積、洗脫劑的濃度和體積、共存離子等對CCMKGM微柱吸附重金屬離子的影響。結(jié)果表明：在pH為3.0～7.0的條件下，F(xiàn)e(Ⅲ)可定量吸附在CCMKGM微柱上；用2

7、.0mL0.05mol/L的鹽酸溶液可將部分吸附在CCMKGM微柱上的Fe(Ⅱ)除去，而不洗脫Fe(Ⅲ)。再用2.0mL5.0moI/L的鹽酸溶液可將吸附在CCMKGM微柱上的Fe(Ⅲ)定量洗脫。將Fe(Ⅱ)氧化成Fe(Ⅲ)后測定出總鐵，用差減法求得Fe(Ⅱ)的含量。該方法的檢出限(3σ)為0.78μg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(R．S．D)為3.5%(c=20μg/L;n=11)，富集倍數(shù)50倍。該法用于環(huán)境水樣的分析，結(jié)果令人滿意。為了進(jìn)一

8、步確認(rèn)方法的可靠性，將該法用于環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定，測得值與標(biāo)準(zhǔn)值相吻合。
　　 (3)首次較為系統(tǒng)地通過交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖對Cr(Ⅲ)，F(xiàn)e(Ⅲ)，Pb(Ⅱ)，Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的吸附動力學(xué)和吸附熱力學(xué)。用FTIR、RAMAN、WAXD、TG、SEM等現(xiàn)代技術(shù)手段對吸附產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，探討了CCMKGM與金屬離子之間的作用機(jī)理。結(jié)果表明：CCMKGM對金屬離子的吸附約在30min內(nèi)(Cd(Ⅱ):180min)達(dá)到平衡

9、，吸附遵從二級動力學(xué)方程；CCMKGM對五種金屬離子同時符合Langmuir模型和Freundlich模型，飽和吸附量分別為Cr(Ⅲ):153.8mg/g,Fe(Ⅲ):151.5mg/g,Pb(Ⅱ):196.1mg/g,Cd(Ⅱ):196.1mg/g和Cu(Ⅱ):61.3mg/g;吸附為自發(fā)的、吸熱的、熵增加過程；IR和RAMAN分析表明，金屬離子的吸附主要是與CCMKGM分子中的羧基、羥基配位所致；WAXD分析顯示，Pb(Ⅱ)和Cd(

10、Ⅱ)的吸附不僅發(fā)生在非晶區(qū)，也滲透到晶區(qū)。
　　 (4)本文還將殼聚糖(CTS)作為吸附材料，與離子色譜聯(lián)用，首次建立了殼聚糖預(yù)富集-離子色譜法測定痕量草酸根的新方法。研究了CTS對C2O42-的吸附行為，考察了吸附時間、溫度、CTS用量、共存離子等對吸附率的影響。結(jié)果表明：在pH=3.0時，CTS對C2O42-的吸附率最大，可達(dá)100%;吸附后的C2O42-用0.1mol/L的NaOH即可定量解吸，解吸率為96%；C2O42-