国家自然科学基金青年科学基金项目 核壳结构Fe_3O_4/P(S-MA)纳米材料的可控制备与脱除重金属离子的机制

<正>(项目批准号:51303074)为了解决工业废水中低浓度的Cu2+,Zn2+,Hg2+,Cd2+,Cr3+和Ni2+等重金属离子能够快速聚集、分离与脱除的目的,本项目提出了以含羟基、羧基、氨基、巯基和硫醚基等官能团的核壳结构的Fe3O4/P(S-MA)纳米材料作为重金属离子络合剂,研究该材料对重金属离子的脱除机制和选择性,对于     

基于两电极体系检测水中微量汞

针对水体中常见重金属汞的检测问题,提出基于两电极体系的检测新方法.设计以金电极为工作电极、不锈钢为辅助电极的集成电极,用该电极对汞进行溶出伏安法测定.讨论活化电极、支持电解质、富集电压和富集时间对汞离子测定的影响.在优化的实验条件下,分别对1~10 μg/L和10~90 μg/L 2个不同浓度范围的Hg2+进行测定,溶出峰电流与Hg2+浓度呈良好的线性关系,相关系数分别为0.994 1和0.999 2;当富集时间为600 s时,Hg2+的检出限可以达到0.5 μg/L.利用该方法测定自来水中汞的含量,检测结果与原子吸收法一致,平均回收率为98%.结果表明,基于两电极体系,可以可靠、准确检测出水中汞,且电极灵敏度高、价格低廉,具有推广应用前景.     

巯基键合硅胶固相萃取环境土壤与水体中痕量汞

以2-巯基苯并噻唑键合硅胶复合材料为固相萃取吸附剂,与测汞仪联用检测环境土壤与水体中无机汞离子含量.讨论了固相萃取条件对吸附率的影响,包括样品pH、吸附剂用量、样品体积、吸附温度、吸附容量以及洗脱剂种类等,pH=0时,该吸附材料对Hg2+具有高选择性,最大吸附量为6.4mg/g,Hg2+的洗脱率在95%以上.采用该法对淮海工学院校内土壤与水体中Hg2+含量进行了测定,样品加标回收率在85%~96%之间,结果令人满意.     

Hg2+、Cd2+胁迫对玉米生理生态的影响

重金属汞、镉广泛存在于自然环境中,对各种植物尤其对农作物产生重要影响。通过室内砂培实验,研究汞、镉胁迫下玉米的生理生态变化,其中包括叶绿素、根系还原酶、游离脯氨酸等的变化情况。研究发现,Hg2+、Cd2+对玉米的胁迫均是时间和质量浓度的双重因子:在低质量浓度、短时间内,叶绿素、根系还原酶及游离脯氨酸的质量分数均有上升趋势,被认为是对汞、镉离子的一种应激反应,汞、镉离子的最大应激质量浓度分别为0.5mg/L和1.0mg/L。玉米受Cd2+的毒害比Hg2+敏感,但玉米对Cd2+的忍耐性强于对Hg2+的忍耐性;其中游离脯氨酸的质量分数可以作为重金属污染的一个监测指标。     

顶空进样-GC-MS-∑SIM分析再生水中三卤甲烷

为分析再生水中消毒副产物,采用顶空进样-毛细管气相色谱-质谱联用技术和选择性离子定量分析,通过优化顶空进样条件和色谱、质谱检测条件,建立了再生水中三卤甲烷类消毒副产物快速检测方法.研究结果表明,在三卤甲烷(三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、三溴甲烷)4种卤代烃的质谱图中,含有2个卤素原子的质谱离子(A)及其同位素离子(A+2、A+4)的丰度远远高于其他质谱离子,作为定量分析离子具有较强的特异性、选择性、代表性,有利于提高方法的灵敏度.以选择性离子∑SIM(83,85,87)、∑SIM(127,129,131)、∑SIM(171,173,175)作为再生水中三卤甲烷外标法定量依据,方法的回收率为83.4%～112.2%,相对标准偏差(RSD)为3.5%～8.2%,检出限小于0.21μg/L.城市再生水中三卤甲烷在100μg/L以上.     

线型离子阱中囚禁离子运动特性分析及离子信号检测

线型离子阱把199Hg+离子作为工作物质,利用离子囚禁技术,制成有很高准确度和稳定度的标准频率源.理论上对阱中囚禁离子的运动特性进行分析,根据离子运动特点,采取检测囚禁离子的方法--射频共振吸收法,并从实验上得到了囚禁离子的射频共振吸收信号,为下一步的离子荧光检测实验和微波共振实验提供了基础.     

新型基于1,8-萘酰亚胺的汞离子荧光探针的合成与性质研究

设计合成了一种用于检测Hg2+的1,8-萘酰亚胺类荧光探针(NM1),采用现代波谱技术对探针的结构进行了表征,并考察了其光谱性能。研究结果表明,NM1对Hg2+有优秀的选择性和灵敏度,它们之间的结合比为1∶1,常见共存金属离子对其测定无干扰。此外,NM1还能够可视化检测Hg2+,这对检测水质和生物体内的Hg2+具有潜在的应用价值。     

低温离体肾脏上皮细胞Ca2+动态变化检测

研究细胞内Ca2+对低温连续灌流120h的离体肾的影响.对经连续灌流的离体肾脏组织进行冰冻切片处理,切片经Fluo-3/AM荧光剂染色后分成三组.Ⅰ组利用无Ca2+孵育液,Ⅱ组利用添加普鲁卡因的无Ca2+孵育液,Ⅲ组利用添加异搏定的无Ca2+孵育液,分别孵育30min,并采用激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)检测肾小管上皮细胞亚结构中Ca2+浓度的变化.结果表明: 低温适应过程中肾小管上皮细胞内Ca2+浓度升高主要源于内钙变化,持续时间不长;被普鲁卡因选择性阻断的内质网膜Ryanodine受体系统介导的Ca2+释放可能为该过程中Ca2+的来源.同时Ca2+检测手段对实验过程中Ca2+浓度变化的湮灭效应应该加以注意.     

远红外Hg~(2+)荧光探针的研制及其在生物成像中的应用

基于Hg~(2+)诱导罗丹明内硫酯"关-开"环原理,设计合成了一种简便的罗丹明101内硫酯(1)荧光探针分子并用于环境水样中汞离子的定量检测及活细胞内汞离子荧光成像检测.结果表明:在测试体系中加入汞离子,探针分子1(10μmol/L)溶液荧光显著增强,当加入等当量的汞离子时,溶液的荧光强度增强了68倍,溶液的颜色也从无色变为了粉红色;探针分子1(10μmol/L)对0.1~10μmol/L浓度范围内的汞离子响应呈线性关系,R2=0.994 9,检出限为0.04μmol/L.选择性和竞争性实验结果表明:探针分子1对汞离子有较高的选择性和较高的灵敏度;探针分子1可成功用于细胞内汞离子的荧光成像可视化检测.     

蔗渣木质素对溶液中重金属离子的吸附性能

研究了蔗渣木质素在不同的吸附时间、pH值、溶液浓度、木质素用量等条件下对Pb2+、Cd2+、Hg2+3种重金属离子的吸附作用,探讨了蔗渣木质素的等温吸附规律及吸附性能。实验结果表明:木质素吸附平衡时间约为15 min;溶液pH值是影响木质素对重金属吸附能力的主要因素,吸附量随pH值升高而增加;木质素对3种重金属离子皆有一定的吸附作用,吸附量次序为Pb2+(21.62 mg/g)Hg2+(7.65mg/g)Cd2+(3.32 mg/g)。Redlich-Peterson与Langmiur等温吸附模型可以较好的描述蔗渣木质素对3种重金属离子的吸附特性,其吸附过程属于优惠吸附。本结果可为用蔗渣木质素开发吸附重金属食品添加剂提供科学依据。     

硫脲功能化的螯合纤维在测定水溶液中痕量Hg(Ⅱ)的应用

为提高复杂样品中Hg(Ⅱ)测定的准确性和稳定性,制备一种硫脲功能化的螯合纤维,用作纤维管内固相微萃取方法中的吸附剂,将其和原子荧光光度法(AFS)相结合,开发了一种富集检测水溶液中痕量的Hg(Ⅱ)的方法;研究了p H值、样品流速及溶液浓度对水中痕量Hg(Ⅱ)吸附的影响,以及洗脱剂浓度、体积及洗脱剂流速对Hg(Ⅱ)洗脱回收率的影响.结果表明:在最佳测定条件下,该方法对于Hg(Ⅱ)最低定量限为0.001μg/L,富集因子为50,精密度为7.24%(n=6).该方法简单快速,灵敏度高,准确性好,可测定复杂基质中痕量Hg(Ⅱ).     

微量汞的紫外分光光度法测定

应用Hg(Ⅱ)-硫代水杨酸(TSA)-吡啶甲酸(PIC)三元络合物对紫外光具有稳定吸收性质,建立了一种新的微量汞定量分析方法。研究结果表明,反应生成的Hg(Ⅱ)-TSA-PIC(1:1:1)三元络合物,反应灵敏度高,稳定性强,比常用的双硫腙法有更好的选择性,具有较强的抗干扰离子性能。汞的浓度在0～20μg/mL,符合比耳定律。应用本方法对含汞样品进行分析,取得满意结果。     

微生物燃料电池传感器对土壤中重金属的检测研究

土壤重金属污染问题由来已久,监控是土壤重金属污染后期治理和修复的前提,传统分析技术需要依赖昂贵的分析仪器,因此急需建立一种简单方便、经济、高灵敏度的重金属检测方法。微生物燃料电池(MFC)传感器是近年发展起来的一种新型传感器。本实验构建一种双室MFC用于快速检测已被污染的土壤中重金属离子(Fe2+、Cu2+、Mn2+、Cd2+)的方法。结果表明MFC传感器可以快速地在线检测重金属离子。在一定的浓度范围内,Fe2+可以促进MFC电流产生,而其他三种金属离子会抑制MFC电流的产生。另外,在检测范围内,重金属离子的浓度与MFC电流变化差值呈现良好的线性关系,相关系数R2均高于0.980,很好地实现定量分析。该方法操作简单、灵敏性好、速度快、在线检测,可为污染土壤中重金属离子的检测提供参考依据。     

不同取代基卟啉荧光探针对痕量Cu2+和Zn2+离子的识别研究

卟啉类化合物具有优良的光物理性质,是一种具有高度敏感性和选择性的荧光探针.将含有酯基和羟基的卟啉分别用于水中痕量Cu2+及Zn2+的检测,通过不同体系下荧光信号的强度变化对重金属离子进行识别.研究结果表明,酯基卟啉和羟基卟啉都能对Cu2+及Zn2+的浓度变化做出线性响应,酯基卟啉为荧光猝灭型探针,而羟基卟啉为荧光增强型探针,酯基卟啉对铜离子的选择性高于羟基卟啉.     

一种花菁类染料的合成与光谱性能分析

合成了一种花菁类染料1,3,3,3’,3’-五甲基-1’-异丙基苯并[e]吲哚三甲川花菁的六氟磷酸盐.通过FT-IR,1HNMR对其结构进行表征,利用UV-Vis和FT-IR研究了在该花菁的乙醇溶液中加入金属离子时其紫外可见光谱的变化,探讨了变化的原因,并研究了该花菁在紫外光辐射后增色的性能.结果表明:在花菁的乙醇溶液中随着Fe3+离子浓度增加,330 nm处的小吸收峰会逐渐增强;而加入Cu2+离子会使所有吸收峰强度都增加,但是当Cu2离子的浓度达到0.8×10-5 mol/L时,继续增加Cu2+浓度,反而会使吸光度减小.红外光谱的检测也进一步说明该花菁与Cu2+、Fe3+的作用是不同的,Fe3+离子的加入会促使其和溶剂分子间氢键增强,该花菁染料的溶液浓度越大,增色效应越灵敏.     

液膜法处理废镉镍电池浸出液的研究

研究了乳状液膜从废镉镍电池的浸出液中有选择性地分离镉的问题,确定了以二异丙基水杨酸(DIPSA)和三辛烷基硫化磷(TBPS)为液膜载体和协同载体的乳状液膜体系.实验考察了载体用量、浸出液的pH值、内水相中硫酸的浓度、油内体积比(Roi)以及乳水比(Rew)对该乳状液膜迁移Cd2+、Ni2+和Co2+的影响,以及油相回用和资源利用.结果表明,在最佳液膜操作体系下,Cd2+的回收率在98%以上,Ni2+和Co2+的损失率(即迁移人内水相)均在1%以下,油相可回用.     

碲化镉量子点掺杂的羟基磷灰石荧光探针制备及其在铜离子检测中的应用

在水热法合成羟基磷灰石颗粒(Hydroxyapatite,HAp)的过程中加入碲化镉(CdTe)量子点前体,合成可激发出红色荧光的羟基磷灰石/碲化镉(HAp/CdTe)荧光探针,对所得荧光探针的形貌、大小和荧光特性进行表征,并探究其在铜离子检测领域应用的可行性。结果表明:所得HAp/CdTe荧光探针为针状实心颗粒,长径约为350nm,短径约为80nm;HAp/CdTe荧光探荧光强度较高、发射光谱范围较窄和其荧光强度有良好的pH和温度稳定性;在用于铜离子检测方面,铜含量为1.3～51.2mg/L范围内,探针的荧光强度变化与Cu2+浓度之间呈现出良好的线性关系,相关系数为0.9986,检测限为0.4mg/L,且其他离子(Na+、Mg2+、Ca2+、Li+、NH4+、K+和Cd2+)对该检测方法无明显干扰作用。合成的HAp/CdTe荧光探针具有制备方法简单、成本较低、荧光性质稳定和可长期保存的特点,是作为检测铜离子浓度的理想材料。     

氯化氢对燃煤烟气中汞形态分布影响的实验研究

建造了小型多功能实验台,并用模拟烟气在该实验台上研究了HCl对煤燃烧后烟气中的氧化态Hg和单质态Hg分布比例的影响.采用Ontario Hydro方法作为样品取样方法,分别对烟气中有无HCl、φ(HCl)大小、φ(O2)大小、反应器出口温度高低以及ρ(Hg)变化对燃煤烟气中Hg形态分布的影响进行了分析.研究表明:在无HCl的烟气体系中,随反应温度的升高Hg的转化率先升高后逐渐降低;在含HCl的烟气体系中,随反应温度的升高汞的转化率随之升高,烟气中φ(HCl)越大,转化率越大,较高的φ(O2)可以促进Hg的氧化,高的反应器出口温度会提高Hg的转化率,ρ(Hg)升高Hg转化率下降.该研究结果对于开发燃煤电厂烟气中Hg的控制技术具有重要的参考作用.     

含铁废水中重金属离子的比浊法分析

研究了铁离子废水中重金属离子(以铅离子含量为标准)的分光光度测定法.采用不同的稳定剂将沉淀稳定在体系中,实验结果表明:在波长为450 nm处,无水乙醇的稳定效果最好,Pb2+与Fe2+含量与吸光度都成良好的线性关系,测定的Pb2+和Fe2+的质量浓度范围分别为0.25~1.25 ug/mL和1~5 ug/mL.通过各曲线得出含铁废水中重金属离子的含量,其结果与火焰原子吸收光谱法测得的结果基本一致;还研究了稳定剂的影响,测定了Pb2+回收率,验证了本实验方法的可靠性.     

基于PVC薄膜的汞离子光寻址电位传感器

通过不同浓度溶液的试验,对一种新型聚氯乙稀(PVC)薄膜汞离子敏感光寻址电位传感器进行了研究,PVC薄膜中的敏感物为5-amino-1,3,4-thiadiazole-2-thiol.采用硅烷化反应对光寻址电位传感器进行表面修饰,硅烷化前后的器件对单位pH(氢离子)的灵敏度分别为每67.299mV和4.9996mV,线性相关系数分别为0.9831和0.9877.PVC膜成聚后,该传感器对汞离子有选择性的电位响应特性,显示了良好的重复性和稳定性,单位pHg(汞离子)的灵敏度为15.381mV,线性相关系数为0.9629,对其他离子的抑制比大于4.实验得到的检出下限为1.57μg/L,响应时间为2～4s,适用pH范围为3～6.