新型多孔复合物的制备及其吸附性能研究

发布时间：2017-05-18 03:11

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【摘要】：多孔材料因其尺寸可调的孔结构和较大的比表面积在分析化学引起了极大关注。本文制备并表征了基于聚合离子液体和氮杂多环的多孔材料,将之作为吸附剂,结合固相萃取和磁性固相萃取,对其吸附性能进行了研究。将聚(1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐)离子液体(Poly-(1-vinyl-3-butylimidazolium bromide),P[VBim]Br)和聚丙烯酸(Polyacrylic acid,PAA)在碱性溶剂中反应,制备聚合离子液体基多孔复合物(P[VBim]Br-PAA),用扫描电子显微镜、傅利叶变换红外光谱、热重分析以及N2吸附-脱附实验多种手段对合成的P[VBim]Br-PAA复合物进行结构表征。以有机磷农药、多环芳烃、邻苯二甲酸酯类、酚类和胺类等多种有机污染物以及无机阴离子为分析物,初步评价了P[VBim]Br-PAA复合物的吸附性能。结果表明该复合物作为新型吸附剂对多环芳烃具有最好的吸附效率。同时,以4种多环芳烃(菲、荧蒽、苊和芘)为目标物,对P[VBim]Br-PAA复合物新型吸附剂的吸附等温线和吸附动力学进行研究。结果表明:该吸附剂对菲、荧蒽和苊的吸附符合Freundlich吸附和二级动力学模型,而对芘的吸附符合Langmuir吸附和一级动力学模型。将P[VBim]Br与双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTf2N)进行阴离子交换反应,得到阴离子为Tf2N-的聚合离子液体P[VBim]Tf2N。将P[VBim]Tf2N与PAA在碱性溶剂中反应,制备聚合离子液体多孔复合物(P[VBim]Tf2N-PAA),用扫描电子显微镜、傅利叶变换红外光谱以及N2吸附-脱附实验等手段对其结构进行表征。与P[VBim]Br-PAA复合物对比,该复合物的BET比表面积有所增加,且疏水性增大,解决了P[VBim]Br-PAA复合物在水中溶胀的问题。将P[VBim]Tf2N-PAA复合物作为固相萃取(Solid-phase extraction,SPE)吸附剂,结合HPLC,研究其对环境水样中4种多环芳烃的萃取效能。对影响SPE效能的条件进行优化,包括吸附剂量、上样流速、上样体积、洗脱剂及洗脱剂体积。在优化条件下,方法的线性关系良好,相关系数在0.9879-0.9991之间,相对标准偏差在4.26-1.81%之间,萘、苊和菲的LOD(S/N=3)为0.01μg L-1,荧蒽的LOD为0.1μg L-1。建立的P[VBim]Tf2N-PAA-SPE-HPLC方法用于环境水样测定时,加标回收率在81.38-108.38%之间,RSD在3.21-0.60%之间,结果令人满意,为环境水样中多环芳烃的测定提供了一种新的测定方法。另外,对萃取剂的重复使用性进行了研究。结果表明,在使用8次后,P[VBim]Tf2N-PAA复合物作为吸附剂仍能保持较好的萃取效果。制备了二十六元六氮杂大环化合物Ph[26]-HAM,利用Ph[26]-HAM上氨基与γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷上环氧乙烷的开环反应,将Ph[26]-HAM固载在磁性颗粒表面,经过层层组装,制备Fe_3O_4@SiO2@(EPPS-Ph[26]-HAM)2磁性吸附剂。并用透射电镜、傅利叶变换红外光谱、热重分析、振动样品磁强计以及元素分析对其结构进行表征。将其作为吸附剂,对环境水样中的酚类化合物(对苯二酚、苯酚、3-硝基酚、2,4-二甲苯酚、甲萘酚、双酚A和2,4-二氯苯酚)进行测定。对影响萃取效率的因素进行优化,包括组装层数、吸附剂用量、吸附时间、解吸剂种类和体积等。优化条件下,建立的Fe_3O_4@SiO2@(EPPS-Ph[26]-HAM)2-MSPE-HPLC方法的线性范围良好,相关系数在0.9967-0.9996之间,重复测定5次的RSD在1.8-11.1%之间。将建立的方法应用于环境水样中酚的测定,RSD(n=3)小于7.6%,加标回收率为30.3-90.0%。结果表明,建立的方法适用于实际水样中酚类化合物的测定。
【关键词】：聚合离子液体 氮杂大环 吸附剂 固相萃取 磁性固相萃取
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.4;O647.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 现代样品前处理技术12-13
• 1.2 多孔材料13
• 1.3 离子液体与聚合离子液体13-17
• 1.3.1 离子液体13-15
• 1.3.2 聚合离子液体15-17
• 1.3.2.1 ILs单体自由基共聚15
• 1.3.2.2 ILs自由基共聚15-16
• 1.3.2.3 ILs前体的离子聚合16-17
• 1.4 组装与氮杂大环17-19
• 1.5 课题研究的目的与意义19-20
• 第二章 多孔聚合离子液体复合物的制备及其吸附性能研究20-36
• 2.1 实验部分20-23
• 2.1.1 试剂与仪器20-21
• 2.1.2 色谱条件21
• 2.1.2.1 有机磷农药的色谱条件21
• 2.1.2.2 多环芳烃和邻苯二甲酸酯的色谱条件21
• 2.1.2.3 酚类和苯胺类的色谱条件21
• 2.1.2.4 NO_3~-的色谱条件21
• 2.1.2.5 吸附热力学和动力学性能评价时色谱条件21
• 2.1.3 多孔聚合离子液体复合物的制备21-23
• 2.1.3.1 1-乙烯基3丁基咪唑溴盐的合成21-22
• 2.1.3.2 聚（1-乙烯基3丁基咪唑溴盐）的合成22
• 2.1.3.3 聚丙烯酸的合成22
• 2.1.3.4 聚（1-乙烯基3丁基咪唑溴盐）多孔复合物的合成22-23
• 2.2 P[VBim]Br-PAA复合物吸附性能研究23-24
• 2.2.1 吸附等温线23
• 2.2.2 吸附动力学23-24
• 2.2.3 吸附过程24
• 2.3 结果与讨论24-35
• 2.3.1 结构表征24-26
• 2.3.1.1 红外光谱24-25
• 2.3.1.2 热重表征25-26
• 2.3.1.3 扫描电镜表征26
• 2.3.1.4 Zeta电位表征26
• 2.3.2 聚合离子液体复合物对不同分析物的吸附效果26-31
• 2.3.2.1 对有机磷农药和氨基甲酸酯农药的吸附26-27
• 2.3.2.2 对多环芳烃的吸附27-28
• 2.3.2.3 对酚类物质的吸附28
• 2.3.2.4 对苯胺类物质的吸附28-29
• 2.3.2.5 对NO_3~-的吸附29-30
• 2.3.2.6 对邻苯二甲酸酯的吸附30-31
• 2.3.3 聚合离子液体多孔复合物的吸附性能研究31-35
• 2.3.3.1 吸附等温线31-33
• 2.3.3.2 吸附动力学33-35
• 2.4 小结35-36
• 第三章 聚合离子液体复合物固相萃取性能研究36-50
• 3.1 实验部分36-38
• 3.1.1 仪器与试剂36-37
• 3.1.2 色谱条件37
• 3.1.3 多孔聚合离子液体复合物的制备37-38
• 3.1.3.1 1-乙烯基3丁基咪唑溴盐的合成37
• 3.1.3.2 聚（1-乙烯基3丁基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺负离子盐）的合成37
• 3.1.3.3 聚丙烯酸的合成37
• 3.1.3.4 P[VBim]Tf_2N与PAA的络合反应37-38
• 3.2 固相萃取过程38
• 3.3 结果与讨论38-45
• 3.3.1 P[VBim]Tf2N-PAA复合物的结构表征38-40
• 3.3.1.1 扫描电镜38-39
• 3.3.1.2 红外光谱39
• 3.3.1.3 N_2吸附-脱附表征39-40
• 3.3.2 吸附剂量对萃取效率的影响40-41
• 3.3.3 重复使用次数的优化41
• 3.3.4 上样流速对萃取效率的影响41-43
• 3.3.5 洗脱剂种类、体积及流速的优化43-44
• 3.3.6 有孔与无孔P[VBim]Tf_2N-PAA复合物的对比44-45
• 3.4 方法评价45-47
• 3.5 P[VBim]Tf2N-PAA-SPE-HPLC-UV方法与其它测定PAHs方法的对比47-48
• 3.6 结论48-50
• 第四章 氮杂大环自组装多孔磁性材料的制备与萃取性能研究50-68
• 4.1 实验部分50-54
• 4.1.1 实验仪器与试剂50-51
• 4.1.2 色谱条件51
• 4.1.3 氮杂大环组装多孔磁性材料的制备51-54
• 4.1.3.1 Fe_3O_4的制备51
• 4.1.3.2 Fe_3O_4@SiO_2的制备51-52
• 4.1.3.3 Fe_3O_4@SiO_2的硅烷化处理52
• 4.1.3.4 二十六元六氮杂大环化合物的制备52
• 4.1.3.5 全氢化二十六元六氮杂大环化合物的制备52-53
• 4.1.3.6 Ph[26]-HAM键合至磁性颗粒表面53
• 4.1.3.7 组装多层Ph[26]-HAM53-54
• 4.2 MSPE过程54-55
• 4.3 结果与讨论55-64
• 4.3.1 结构表征55-58
• 4.3.1.1 红外光谱55
• 4.3.1.2 透射电镜55-57
• 4.3.1.3 振动样品磁强计57
• 4.3.1.4 元素分析57-58
• 4.3.1.5 热重分析58
• 4.3.2 组装层数的优化58-60
• 4.3.3 吸附剂量的优化60
• 4.3.4 吸附时间的优化60-62
• 4.3.5 解吸剂种类的优化62
• 4.3.6 解吸剂体积的优化62-64
• 4.4 方法评价64
• 4.5 实际样品的测定64-66
• 4.6 Fe_3O_4@SiO_2@(EPPS-Ph[26]-HAM)_2-MSPE-HPLC与其它测定酚类化合物方法的对比66
• 4.7 结论66-68
• 结论68-70
• 参考文献70-76
• 致谢76-77
• 个人简历77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郑南峰;;有序介孔材料与石墨化纳米点的自嵌入超组装[J];物理化学学报;2016年03期

2 许新新;何丽君;蔡天培;游利琴;向国强;赵文杰;江秀明;;聚合离子液体固载石墨烯复合物的制备及固相萃取有机磷农药的研究[J];分析化学;2015年06期

3 吴科盛;许恒毅;郭亮;梁语嫣;熊勇华;;磁性固相萃取在检测分析中的应用研究进展[J];食品科学;2011年23期

4 陈田;王涛;王道军;赵建庆;丁晓春;吴士超;薛海荣;何建平;;功能化有序介孔碳对重金属离子Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的选择性吸附行为[J];物理化学学报;2010年12期

5 孔娜;邹小兵;黄锐;陶进转;魏欣e，

本文编号：375019