分子印迹功能材料在环境羰基污染物检测中应用

发布时间：2020-10-13 06:39

　　 醛酮类羰基化合物(CBs)会致癌致突变,对人类健康具有潜在的危害性,因此研发灵敏快速的方法,测定环境中的微量醛酮类化合物显得很有必要。我国多采用2,4-二硝基苯肼(DNPH)/高效液相色谱法(HPLC)法同时测定多种羰基化合物,衍生过程中为了保证反应的完全进行,通常会使用过量的衍生剂,所以样品溶液中会存在大量未反应的衍生剂造成背景干扰,同时影响样品的进一步浓缩。本研究以2,4-二硝基苯胺(DNAN)为替代模板分子,甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDMA)或二乙烯基吡啶(DVB)为交联剂,Fe_3O_4为磁性载体,制备对DNPH具有特异选择性的磁性分子印迹微球(MMIPs)。采用扫描电镜、激光粒度仪对其进行表征,研究了两种以不同交联剂制备的MMIPs对模板分子的吸附性能,考察了pH、吸附时间对其吸附性能的影响,通过选择性实验探讨MMIPs的特异选择性,并且以混合标准溶液证实了MMIP-EDMA在复杂基质中,能有效地选择性去除溶液中的DNPH,而且能在外加磁场的作用下快速从基质分离。因此,进一步将制备的MMIP-EDMA应用于两方面:大气羰基污染物的检测,及水中醛酮类化合物的检测。首先,在大气羰基污染物的检测中,由于大气中羰基化合物的含量极少,传统方法需长时间采样,而且需要使用过量的采样衍生剂DNPH保证羰基化合物完全反应生成腙,但过量的DNPH在HPLC检测中会造成严重的背景干扰。本实验以MMIP-EDMA去除空气样品中过量的DNPH,实现了DNPH背景干扰的消除,并且能够大幅度浓缩样品溶液,提高羰基化合物的富集效率和监测灵敏度,进而能够缩短采样时间。同时结合毛细管电泳进样量小的特点,现阶段采集15min便可实现PM2.5中微量羰基化合物的检测,实现高效测定大气羰基化合物。本实验采用DNPH衍生法,偶联MMIPs固相萃取-毛细管电泳分析,研究广州冬天羰基化合物水平及其来源,15种目标羰基化合物均被检出。研究发现,在污染物排放和天气因素的影响下,灰霾天异戊醛迅速增长。通过相关性分析,和C1/C2、C2/C3比值的比较,发现除了光化学反应等自然因素,人类活动对广州冬天羰基化合物水平的干扰更严重了,应引起重视。另一方面,在水中醛酮类化合物的检测部分,本实验结合分子印迹固相微萃取和毛细管电泳技术,建立了MMIP-CE检测水中醛酮类化合物的方法,考察了萃取时间、功能材料MMIP-EDMA量对萃取效率的影响。MMIP-EDMA萃取速度快、效率高,在优化条件下,1升水中投加200mg MMIP-EDMA便可达最佳萃取效果。同时测定8种醛酮类化合物,线性相关系数达0.999以上,回收率收率在78.9-119.6%,相对标准偏差低于5%,检出限在0.0061-0.0439 mg/L之间。本实验将建立的方法应用于饮用水醛酮类化合物的检测,结果显示源头水等未经处理的天然水醛酮含量会受周围腐殖质的影响而变化,所以在野外饮用天然水需注意用水安全。
【学位单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X830
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 前言
    1.1 环境羰基污染物简介
        1.1.1 大气羰基化合物
        1.1.2 水中醛酮类化合物
    1.2 环境羰基污染物的检测方法
        1.2.1 分光光度法
        1.2.2 荧光法
        1.2.3 示波极谱法
        1.2.4 色谱法
    1.3 羰基化合物的采样方法与样品前处理
    1.4 分子印迹技术的应用现状
        1.4.1 MIPs的制备方法
        1.4.2 MIPs的技术进展
    1.5 研究目的和研究内容
第二章 功能材料的制备及羰基化合物的测定
    2.1 实验材料
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 功能材料MMIP的制备
        2.2.2 吸附实验
        2.2.3 高效液相色谱法测定醛酮类衍生物
        2.2.4 毛细管电泳法测定醛酮类衍生物
        2.2.5 混合标准溶液中DNPH的去除
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 功能材料的电镜分析
        2.3.2 功能材料的粒度分析
        2.3.3 不同交联剂对功能材料吸附的影响
        2.3.4 pH对功能材料吸附的影响
        2.3.5 功能材料的识别性能
        2.3.6 羰基化合物的测定
        2.3.7 混合标准溶液中DNPH的去除
    2.4 本章小结
第三章 分子印迹功能材料在大气羰基污染物检测中的应用
    3.1 研究背景
    3.2 实验材料
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 实验溶液的配制
    3.3 实验方法
        3.3.1 大气PM2.5、TSP和气体中羰基化合物的采集
        3.3.2 空气样品预处理
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 功能材料在测定实际空气中羰基化合物的应用
        3.4.2 大气PM2.5中羰基化合物的组成及浓度
        3.4.3 大气PM2.5中羰基化合物的来源
    3.5 本章小结
第四章 水环境羰基化合物MMIP-CE分析方法的建立
    4.1 研究背景
    4.2 实验材料
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 实验材料准备
    4.3 实验方法
        4.3.1 吸附实验
        4.3.2 萃取剂MMIP的用量
        4.3.3 样品的采集和衍生化
        4.3.4 样品预处理
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 吸附实验
        4.4.2 MMIP量对水样中醛酮萃取率的影响
        4.4.3 分子印迹固相微萃取与液液萃取方法的比较
        4.4.4 方法评价
        4.4.5 功能材料在实际水样中的应用
    4.5 本章小结
第五章 结论及展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
附录
致谢

【参考文献】

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本文编号：2838865