一种XAD混合树脂分级提取气溶胶中富里酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种XAD混合树脂分级提取气溶胶中富里酸的方法。该方法包括以下步骤：a、气溶胶中富里酸的分离提取过程：提取气溶胶样品中的富里酸，利用XAD‑4树脂和XAD‑8树脂混合吸附富集柱分离纯化富里酸粗提液，并进行除硅、除盐、干燥后得富里酸样品；b、气溶胶中富里酸的分级提取过程：利用pH值呈梯度变化的KNO3或NaNO3淋洗液分级提取吸附在吸附富集柱上的富里酸样品，得到不同pH值下对应的富里酸亚组分；c、富里酸亚组分溶液样品的纯化过程。本发明专利技术为气溶胶中富里酸的分离、分级提取提供了一种新方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机物的分离提取
，具体涉及一种XAD混合树脂分级提取气溶胶中富里酸的方法。
技术介绍
气溶胶是由固体或液体小质点在气体介质中分散并悬浮所形成，其分散相大小为0.001~100μm，具有粒径小、表面积大的特性。气溶胶为大气环境化学提供反应床的同时，也可能对大气能见度和温度、太阳散射和辐射等具有较大影响，气溶胶的存在也将对人类健康产生重要影响。富里酸（FA）是由生物质降解形成的大分子有机混合物，它广泛分布于水、土、气等环境介质中。富里酸的结构非常复杂，分子量从几百到几十万不等，元素组成和化学结构随时空和来源而变化。大气颗粒物中的富里酸是气溶胶的重要组成部分，富里酸在大气环境中，其分子结构可能受大气紫外辐射、O3和自由基等因素的影响，同时可能对于云的凝结核、雨滴、冰晶形成，进而对降水的形成起重要作用，对于气溶胶中的富里酸的研究非常必要。富里酸的分离和分级纯化过程是研究FA及其亚组分的结构形态、与环境污染物的相互作用机理的前提。XAD-4树脂和XAD-8树脂均具有较快的平衡能力、较高的吸附效率和高效的洗脱率，均起到促进吸附和纯化富里酸的作用。利用由XAD-4树脂和XAD-8树脂混合物组成的吸附富集柱将更为高效地进行富里酸的分级提取纯化过程。本专利技术提供了一种利用XAD-4树脂和XAD-8树脂混合吸附富集柱的吸附性能来进行气溶胶中富里酸的分离、分级提取的新方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种快速地分离提取气溶胶中的富里酸，并对其进行分级纯化的方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种XAD混合树脂分级提取气溶胶中富里酸的方法，该方法包括以下步骤：步骤a：气溶胶中富里酸的分离提取过程a1.提取气溶胶样品中的富里酸，获得富里酸粗提液；a2.将富里酸粗提液的pH调节至1.0-2.0，通过吸附富集柱，填料为XAD-4树脂和XAD-8树脂混合物，收集流出液，再将流出液通过吸附富集柱，重复3次，丢弃最后一次所得流出液；a3.依次用蒸馏水冲洗，NaOH溶液反向洗提、蒸馏水冲洗所述吸附富集柱，收集洗脱液X1；a4.将洗脱液X1用盐酸和氢氟酸的混合酸液配制成氢氟酸的浓度为0.2-0.5mol/L且pH=1.0-3.0的混合溶液1，搅拌；a5.将a4步骤中的混合溶液1通过所述吸附富集柱，用蒸馏水冲洗，NaOH溶液反向洗提、蒸馏水冲洗吸附富集柱，收集洗脱液X2，立即将洗脱液X2酸化至pH=1.0；a6.向洗脱液X2中加入氢氟酸，使氢氟酸浓度为0.2-0.5mol/L，搅拌，静置12-36h后通过所述吸附富集柱，用蒸馏水冲洗，氢氧化钠溶液反向洗提、蒸馏水冲洗吸附富集柱，收集洗脱液得混合液2；a7.将混合溶液2重复步骤a5和a63次，得混合溶液3；a8.将混合液3除盐、干燥，得富里酸样品M；步骤b：富里酸的分级提取过程b1.将富里酸样品M加入到去离子水中，使其浓度为0.5-2g/L，并用盐酸和氢氧化钠溶液调节pH=1.0-3.0，得混合溶液4；b2.将混合溶液4通过吸附富集柱，得流出液1，将流出液1通过吸附富集柱，得流出液2；b3.用pH=4的KNO3或NaNO3溶液淋洗b2中的吸附富集柱，每隔3-8分钟收集流出液，对于流出液用特定波长紫外/可见光进行测定，流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小，当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时，停止pH=4的KNO3或NaNO3溶液淋洗过程，合并流出液，立即酸化至pH=1.0-3.0，搅拌，静置，离心，得离心上清液，标记为粗提富里酸亚组分4，其中，特定吸收波长为250nm或550nm；b4.将pH=4的KNO3或NaNO3溶液分别换成pH值为5、6、7的KNO3或NaNO3溶液，重复步骤b3，分别离心得上清液，分别标记为粗提富里酸亚组分5-7；b5.在氮气条件保护下，将pH=4的KNO3或NaNO3溶液分别换成pH值为8、9、10、11、12、13的KNO3或NaNO3溶液，重复步骤b3，分别离心得上清液，分别标记为粗提富里酸亚组分8-13；步骤c.富里酸亚组分样品的纯化过程c1.将粗提富里酸亚组分4-13分别用盐酸和氢氟酸的混合酸液配制成氢氟酸的浓度为0.2-0.5mol/L且pH=1.0-3.0的混合溶液，静置24-36h后离心，得除硅富里酸亚组分溶液，标记为除硅富里酸亚组分溶液4-13；c2.将除硅富里酸亚组分溶液4-13分别通过吸附富集柱进行吸附；c3.分别用蒸馏水冲洗，NaOH溶液反向洗提、蒸馏水冲洗所述吸附富集柱，收集流出液，标记为流出液L4-L13；c4.将流出液L4-L13分别除盐、干燥后得到固体富里酸亚组分分级样品A-FA4至A-FA13。优选地，所述步骤a1具体包括以下步骤：1）将采集在孔径为0.2-10μm的滤膜上的气溶胶样品和滤膜一起置于超纯水中超声处理后，剔除滤膜后，用孔径为0.22μm或0.45μm的聚偏氟乙烯滤膜（PVDF）过滤，得过滤所得固体，并将过滤液标记为粗提液A；2）将步骤1）中的过滤所得固体加入到盐酸溶液中，调整固液比至1:（8-10），pH=1.0-3.0，得到固液混合物B；3）将固液混合物B持续振荡3-6h后，静置24-36h，离心，得上清液C和沉淀物D；4）将沉淀物D加入到盐酸溶液中，调整固液比至1:（8-10），pH值=1.0-2.0，持续振荡3-6h后，静置24-36h，离心，得到上清液和沉淀物，将上清液并入上清液C得到上清液C1；5）将步骤4）得到的沉淀物重复3次步骤4）的操作，并将每次得到的上清液并入上清液C1得到上清液C2，离心后所得固体标记为沉淀物D1；6）在N2保护下，以固液比为1:（6-10）的比例向沉淀物D1中加入0.1-0.3mol/L的KOH溶液和/或0.1-0.3mol/L的NaOH溶液，震荡6-7h，离心，得上清液E和沉淀物F；7）将沉淀物F重复3次步骤6）的操作，并将每次得到的上清液并入上清液E得到上清液E1，用盐酸溶液调节上清液E1的pH=1.0-2.0，离心，得到上清液E2，弃掉离心沉淀物；8）混合粗提液A、上清液C2和上清液E2，得混合上清液G，即为富里酸粗提液。优选地，所述孔径为0.2-10μm的滤膜为非石英材质类的滤膜；超声处理的温度为15-40oC，频率为20-30KHz，时间为10-15min。优选地，所述步骤a2中的富里酸粗提液、步骤a5中的混合液1和步骤a6中洗脱液X2通过所述吸附富集柱及步骤b2中的混合液4、流出液1通过吸附富集柱附柱的流速均为10-15倍柱体积/h。优选地，所述步骤a3、a5、a6和c3中冲洗及洗脱过程的具体参数为：用1-3倍柱体积的蒸馏水以5-8倍柱体积/h的流速冲洗吸附富集柱，依次用1-2倍柱体积的0.1-0.2mol/L的NaOH溶液、2-3倍柱体积的蒸馏水以1-2倍柱体积/h的流速反向洗提、冲洗吸附富集柱。优选地，所述步骤a8及c4中的除盐、干燥的具体步骤为：将混合溶液3或流出液L4-L13分别以1-5倍柱体积/h的流速通过氢型阳离子交换树脂，收集流出液，重复3次，将最后一次收集到的流出液冷冻干燥。优选地，所述步骤b3，b4和b5中所述的淋洗液pH采用盐酸和NaOH溶液调节得到，淋洗速度为3-10倍柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种XAD混合树脂分级提取气溶胶中富里酸的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤a：气溶胶中富里酸的分离提取过程a1.提取气溶胶样品中的富里酸，获得富里酸粗提液；a2.将富里酸粗提液的pH调节至1.0‑2.0，通过吸附富集柱，填料为XAD‑4树脂和XAD‑8树脂混合物，收集流出液，再将流出液通过吸附富集柱，重复3次，丢弃最后一次所得流出液；a3.依次用蒸馏水冲洗，NaOH溶液反向洗提、蒸馏水冲洗所述吸附富集柱，收集洗脱液X1；a4.将洗脱液X1用盐酸和氢氟酸的混合酸液配制成氢氟酸的浓度为0.2‑0.5mol/L且pH=1.0‑3.0的混合溶液1，搅拌； a5.将a4步骤中的混合溶液1通过所述吸附富集柱，用蒸馏水冲洗，NaOH溶液反向洗提、蒸馏水冲洗吸附富集柱，收集洗脱液X2，立即将洗脱液X2酸化至pH=1.0；a6. 向洗脱液X2中加入氢氟酸，使氢氟酸浓度为0.2‑0.5mol/L，搅拌，静置12‑36h后通过所述吸附富集柱，用蒸馏水冲洗，氢氧化钠溶液反向洗提、蒸馏水冲洗吸附富集柱，收集洗脱液得混合液2；a7. 将混合溶液2重复步骤a5和a6 3次，得混合溶液3；a8. 将混合液3除盐、干燥，得富里酸样品M；步骤b：富里酸的分级提取过程b1. 将富里酸样品M加入到去离子水中，使其浓度为0.5‑2g/L，并用盐酸和氢氧化钠溶液调节pH=1.0‑3.0，得混合溶液4；b2.将混合溶液4通过吸附富集柱，得流出液1，将流出液1通过吸附富集柱，得流出液2；b3. 用pH=4的KNO3或NaNO3溶液淋洗b2中的吸附富集柱，每隔3‑8分钟收集流出液，对于流出液用特定波长紫外/可见光进行测定，流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小，当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时，停止pH=4的KNO3或NaNO3溶液淋洗过程，合并流出液，立即酸化至pH=1.0‑3.0，搅拌，静置，离心，得离心上清液，标记为粗提富里酸亚组分4，其中，特定吸收波长为250nm或550nm；b4.将pH=4的KNO3或NaNO3溶液分别换成pH值为5、6、7的KNO3或NaNO3溶液，重复步骤b3，分别离心得上清液，分别标记为粗提富里酸亚组分5‑7；b5.在氮气条件保护下，将pH=4的KNO3或NaNO3溶液分别换成pH值为8、9、10、11、12、13的KNO3或NaNO3溶液，重复步骤b3，分别离心得上清液，分别标记为粗提富里酸亚组分8‑13；步骤c.富里酸亚组分样品的纯化过程c1.将粗提富里酸亚组分4‑13分别用盐酸和氢氟酸的混合酸液配制成氢氟酸的浓度为0.2‑0.5mol/L且pH=1.0‑3.0的混合溶液，静置24‑36h后离心，得除硅富里酸亚组分溶液，标记为除硅富里酸亚组分溶液4‑13；c2.将除硅富里酸亚组分溶液4‑13分别通过吸附富集柱进行吸附；c3.分别用蒸馏水冲洗，NaOH溶液反向洗提、蒸馏水冲洗所述吸附富集柱，收集流出液，标记为流出液L4‑L13；c4.将流出液L4‑L13分别除盐、干燥后得到固体富里酸亚组分分级样品A‑FA4至A‑FA13。...

【技术特征摘要】
1.一种XAD混合树脂分级提取气溶胶中富里酸的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤a：气溶胶中富里酸的分离提取过程a1.提取气溶胶样品中的富里酸，获得富里酸粗提液；a2.将富里酸粗提液的pH调节至1.0-2.0，通过吸附富集柱，填料为XAD-4树脂和XAD-8树脂混合物，收集流出液，再将流出液通过吸附富集柱，重复3次，丢弃最后一次所得流出液；a3.依次用蒸馏水冲洗，NaOH溶液反向洗提、蒸馏水冲洗所述吸附富集柱，收集洗脱液X1；a4.将洗脱液X1用盐酸和氢氟酸的混合酸液配制成氢氟酸的浓度为0.2-0.5mol/L且pH=1.0-3.0的混合溶液1，搅拌；a5.将a4步骤中的混合溶液1通过所述吸附富集柱，用蒸馏水冲洗，NaOH溶液反向洗提、蒸馏水冲洗吸附富集柱，收集洗脱液X2，立即将洗脱液X2酸化至pH=1.0；a6.向洗脱液X2中加入氢氟酸，使氢氟酸浓度为0.2-0.5mol/L，搅拌，静置12-36h后通过所述吸附富集柱，用蒸馏水冲洗，氢氧化钠溶液反向洗提、蒸馏水冲洗吸附富集柱，收集洗脱液得混合液2；a7.将混合溶液2重复步骤a5和a63次，得混合溶液3；a8.将混合液3除盐、干燥，得富里酸样品M；步骤b：富里酸的分级提取过程b1.将富里酸样品M加入到去离子水中，使其浓度为0.5-2g/L，并用盐酸和氢氧化钠溶液调节pH=1.0-3.0，得混合溶液4；b2.将混合溶液4通过吸附富集柱，得流出液1，将流出液1通过吸附富集柱，得流出液2；b3.用pH=4的KNO3或NaNO3溶液淋洗b2中的吸附富集柱，每隔3-8分钟收集流出液，对于流出液用特定波长紫外/可见光进行测定，流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小，当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时，停止pH=4的KNO3或NaNO3溶液淋洗过程，合并流出液，立即酸化至pH=1.0-3.0，搅拌，静置，离心，得离心上清液，标记为粗提富里酸亚组分4，其中，特定吸收波长为250nm或550nm；b4.将pH=4的KNO3或NaNO3溶液分别换成pH值为5、6、7的KNO3或NaNO3溶液，重复步骤b3，分别离心得上清液，分别标记为粗提富里酸亚组分5-7；b5.在氮气条件保护下，将pH=4的KNO3或NaNO3溶液分别换成pH值为8、9、10、11、12、13的KNO3或NaNO3溶液，重复步骤b3，分别离心得上清液，分别标记为粗提富里酸亚组分8-13；步骤c.富里酸亚组分样品的纯化过程c1.将粗提富里酸亚组分4-13分别用盐酸和氢氟酸的混合酸液配制成氢氟酸的浓度为0.2-0.5mol/L且pH=1.0-3.0的混合溶液，静置24-36h后离心，得除硅富里酸亚组分溶液，标记为除硅富里酸亚组分溶液4-13；c2.将除硅富里酸亚组分溶液4-13分别通过吸附富集柱进行吸附；c3.分别用蒸馏水冲洗，NaOH溶液反向洗提、蒸馏水冲洗所述吸附富集柱，收集流出液，标记为流出液L4-L13；c4.将流出液L4-L13分别除盐、干燥后得到固体富里酸亚组分分级样品A-FA4至A-FA13。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a1具体包括以下步骤：1）将采集在孔径为0.2-10μm的滤膜上的气溶胶样品和滤膜一起置于超纯水中超声处理后，剔除滤膜后，用孔径为0.22μm或0.45μm的聚偏氟乙烯滤膜过滤，得过滤所得固体，并将过滤液标记为粗提液A；2）将步骤1）中的过滤所得固体加入到盐酸溶液中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丰昌，白英臣，宋凡浩，陈曲，冯伟莹，刘沙沙，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11