薄膜擴散梯度技術監(jiān)測水環(huán)境酚類物質(zhì)的方法學.pdf

1、薄膜擴散梯度技術(DGT)是一種原位、連續(xù)的被動采樣技術，經(jīng)過20年的研究與開發(fā)，目前已廣泛地應用于水、土壤、沉積物中污染物的采集與分析。DGT方法以Fick's擴散第一定律為定量基礎，本體溶液中待測物以一定的擴散系數(shù)通過擴散層，最終被結合相累積完成DGT采樣過程。DGT裝置的主要組成部分有擴散層和結合相。擴散層不僅有隔離結合相與本體溶液的作用，還起到控制待測物擴散通量的目的，是DGT裝置定量采集待測物的基礎。結合相是結合從擴散相擴散進

2、來的待測物，使其與擴散相界面的待測物的濃度近似為零，是DGT裝置的必要條件。本文采用分子印跡技術制備了幾種新型吸附材料，研究了材料對苯酚和對氯苯酚(4-CP)的吸附性能;并將其應用到DGT裝置作為新的結合相;同時，利用與有機物作用較小的尼龍膜，作為DGT裝置新的擴散層，開發(fā)了對水環(huán)境中苯酚和4-CP游離形態(tài)進行采樣的DGT方法，并進行了初步應用。論文主要包括以下幾個部分:
　　第一篇為前言部分。第1章介紹了有機物的被動采樣方法、D

3、GT技術、酚的分析方法及分子印跡技術。重點介紹了DGT技術裝置結構、原理，綜述了DGT技術在環(huán)境分析中的應用;闡明了本課題的提出依據(jù)、研究目的和意義。
　　第二篇為采用分子印跡技術制備苯酚和4-CP的印跡材料。采用紅外光譜、掃描電鏡和熱分析等方法對聚合物結構、表面形貌和熱穩(wěn)定性進行了表征。研究了印跡材料對苯酚或4-CP的吸附性能;初步探討了印跡材料對苯酚或4-CP的結合機理。
　　第2章中采用沉淀法制備了苯酚和4-CP分子印

4、跡聚合物。以苯酚或4-CP為模板分子，分別以甲基丙烯酸(MAA)和丙烯酰胺（AM）為單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)為交聯(lián)劑，偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑制備了一系列印跡聚合物和非印跡聚合物。以紫外-可見光譜法研究了單體與模板間的相互作用機理。
　　第3章中采用表面印跡技術制備了硅膠表面苯酚印跡聚合物。以硅膠作為基體材料，采用硅烷偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷或巰丙基三乙氧基硅烷或氯丙基三甲氧基硅烷對硅膠表面進行修飾，加入

5、環(huán)氧氯丙烷或EDMA進行交聯(lián)，制備了苯酚印跡硅膠微球。其中，以氯丙基三甲氧基硅烷為硅烷偶聯(lián)劑對硅膠表面進行修飾，EDMA為交聯(lián)劑，以及加入復合單體MAA制備的硅膠表面印跡聚合物對苯酚的結合能力較好。
　　第4章探討了在聚偏氟膜表面復合分子印跡聚合物。以聚偏氟膜作為基體材料，丙烯酰胺或甲基丙烯酸為單體，EDMA為交聯(lián)劑，制備了以4-CP印跡復合膜。采用紅外表征、掃描電鏡等進行表征，并初步研究了復合膜對4-CP的吸附性能。
　　

6、第5章以AM為單體，N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑合成凝膠。將沉淀法合成的聚合物摻雜在凝膠中，合成了有印跡效果的凝膠聚合物。研究了在不同pH和鹽度條件下的凝膠吸水性能。
　　第三篇內(nèi)容首先提出了作為DGT擴散相和結合相匹配判據(jù)，進而研究了DGT技術檢測水環(huán)境中的苯酚和4-CP的自由形態(tài)的方法學。第6章從動力學角度提出了DGT中擴散相和結合相界面待測物的濃度可忽略為零的擴散相和結合相的匹配條件k＞＞D/△g2。通過待測物在結合相

7、上的累積量與其在一定時間通過體積一定的擴散相的擴散量相等建立平衡，推導待測物在結合相上的結合速率k與待測物通過厚度為△g的擴散相的擴散系數(shù)D之間的關系，在滿足熱力學條件的同時，需滿足動力學條件k＞＞D/△g2，只有此條件成立，擴散相和結合相界面待測物的濃度才可以忽略為零。
　　第7章建立了水環(huán)境中自由形態(tài)的苯酚的DGT被動采樣方法，分別以尼龍膜為擴散相，印跡凝膠作為結合相。在加標1.0 mg L-1的苯酚合成水中，DGT結合相中苯

8、酚的累積量與時間呈線性關系;且回收率令人滿意。當本體溶液pH在3-7和離子強度濃度為0.0001 mol·L-1-0.1 mol·L-1 NaCl的合成水溶液，DGT方法可以準確采集水中的苯酚。在加標1.0 mg L-1的苯酚自然水體中，溶解有機碳(DOC)含量的增加，降低了苯酚的自由形態(tài)的濃度。在加標為1.0 mg L-1的苯酚的工業(yè)廢水中，DGT方法采集到苯酚，經(jīng)液相色譜分析濃度為0.54 mg L-1。
　　第8章建立了水環(huán)

9、境中自由形態(tài)的4-CP的DGT被動采樣方法，分別以尼龍膜和印跡凝膠作為DGT裝置的擴散相和結合相。在加標1.0 mg L-1的4-CP合成水中，DGT結合相中4-CP的累積量與時間呈線性關系，且回收率令人滿意;當本體溶液pH在3-7或離子強度為0.0001 mol·L-1-0.1 mol·L-1 NaCl時，DGT方法可以準確采集水中的4-CP;在加標1.0 mg L-1的4-CP自然水體中由于DOC含量的增加，自由形態(tài)的4-CP的濃度