选择性同步测定沉积物中As(III)、Cr(III)和Sb(III)的二维高分辨方法技术

本发明专利技术公开了选择性同步测定沉积物中As(III)、Cr(III)和Sb(III)的二维高分辨方法，可以选择性地吸附As(III)、Cr(III)和Sb(III)，将该技术与激光剥蚀等离子体质谱法(LA

【技术实现步骤摘要】
选择性同步测定沉积物中As(III)、Cr(III)和Sb(III)的二维高分辨方法


[0001]本专利技术涉及环境监测
，具体为选择性同步测定沉积物中As(III)、Cr(III)和Sb(III)的二维高分辨方法。

技术介绍

[0002]DGT技术能够用于测量水中污染物的浓度，但存在对于不同物种的选择性差异，以及在处理低浓度、低活性物种时的灵敏度问题。针对这些问题，目前已有的技术包括：对DGT制作材料的改进、对吸附性质的改进等。但这些方法往往仍然存在诸多限制，因此，需要一种新型的DGT技术，能够同时准确地测量多种物种的浓度，特别是在低浓度、低活性物种的情况下，能够保持较高的灵敏度和选择性。本专利技术提供了一种选择性同步测定沉积物中As(III)、Cr(III)和Sb(III)的HR
‑
MPTS DGT二维高分辨方法，其中包括HR
‑
MPTS DGT制作方法、提取液、固定膜吸附动力学、扩散系数和验证实验等。相比传统的DGT技术，本专利技术采用了HR
‑
MPTS固定膜，并使用混合溶液中的多种物种进行测试，证明了该技术具有较高的选择性和灵敏度，能够同时测量多种低浓度、低活性物种的浓度。

技术实现思路

[0003](一)解决的技术问题
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了选择性同步测定沉积物中As(III)、Cr(III)和Sb(III)的二维高分辨方法，通过所提供的HR
‑
MPTS DGT技术在元素价态分析领域具有重要的应用价值，能够有效地测定低价态As、Cr和Sb等重要工业原材料的化学形态，从而更好地研究它们在环境中的有效性，避免其过度富集对环境和人体健康造成的危害。
[0005](二)技术方案
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：选择性同步测定沉积物中As(III)、Cr(III)和Sb(III)的二维高分辨方法，是通过一种HR
‑
MPTS DGT技术并在沉积物中进行应用，该方法具体包括以下步骤：
[0007]S1、固定膜制备：首先是合成吸附剂，然后制备成凝胶薄膜；
[0008]S2、固定膜性能测试：包括吸附率与提取率计算、吸附动力学测试、DGT吸附容量、扩散系数、环境条件影响和方法检出限；
[0009]S3、标准曲线校正：使用活塞式DGT装置测定As(III)、Cr(III)和Sb(III)的浓度，设置不同浓度的溶液，每个浓度4个平行，其中两个用提取法测定浓度，计算累积量，另外两个经过真空干燥后，使用LA
‑
ICP
‑
MS进行定量分析，获得对应浓度的信号值，利用累积量与信号值建立线性方程即为校正曲线。
[0010]优选的，所述步骤S1中固定膜制备的具体步骤如下：
[0011]a1、吸附材料制备：将液体MPTS负载到凹凸棒土上制成吸附剂，具体的负载过程如下：向100mL去离子水中加入5.0g凹凸棒土，在均质仪(Tissue Master，USA)中以13500转/
分钟的转速混合5分钟，向上述混合物加入5mL MPTS，在均质仪中以13500转/分钟的转速再次混合5分钟，将混匀后的溶液在80℃条件下烘干，得到固体吸附剂；
[0012]a2、HR
‑
MPTS固定膜的制作：用球磨机将块状吸附剂磨成粉末状，向4.0mL聚丙烯酰胺溶液中加入1.0g吸附剂，混匀后加入10μL 10％w/w APS和2.5μLTEMED形成凝胶溶液，吸取适量的凝胶溶液注射到两片玻璃板之间两片玻璃板之间夹一片厚度为0.40mm的U形塑料薄片，30分钟后形成MPTS固定膜，将固定膜浸泡在去离子水中待用；
[0013]a3、DGT装置的组装：将固定膜、琼脂糖扩散膜和PVDF膜组装在活塞式DGT装置中进行溶液实验。
[0014]优选的，所述步骤a3中固定膜的厚度为0.4mm，且琼脂糖扩散膜的厚度为0.8mm，所述PVDF膜的孔径为0.45μm，厚度为100μ。
[0015]优选的，所述步骤S2中吸附率与提取率计算，是通过将HR
‑
MPTS膜放置在不同浓度的As(III)、Cr(III)和Sb(III)溶液中进行吸附，测定吸附前后的溶液浓度和提取液浓度，从而计算提取率。
[0016]吸附率测定是将固定膜投放在含有As(III)、Cr(III)和Sb(III)混合溶液中并计算固定膜对As(III)、Cr(III)和Sb(III)的吸附率，并绘制吸附率随时间变化的曲线。
[0017]提取率测定是将固定膜用HNO3和KIO3的混合溶液提取，并计算提取液对As(III)、Cr(III)和Sb(III)的提取率。
[0018]优选的，所述步骤S2中吸附动力学是通过将HR
‑
MPTS膜放置在As(III)、Cr(III)和Sb(III)溶液中进行吸附，不同时间段取样，测定吸附后溶液中的浓度，建立时间与吸附量之间的线性关系，即吸附动力学。
[0019]固定膜吸收动力学具体为：配置20μg L
‑
1(pH 5.50，含0.01M NaCl，25℃)的As(III)、Cr(III)和Sb(III)混合溶液，分别装入10mL离心管，将膜切成同样大小的圆片放入离心管，膜与溶液的暴露时间间隔分别设置为1、2.5、5、10、20、30、40、60、90、120min。每个时间结束后将膜取出，测定离心管中膜放置前后浓度，即可计算每个时间段膜吸附的量，制作动力学曲线。
[0020]优选的，所述步骤S2中DGT吸附容量是通过时间梯度获取其累积量，分别提取不同时间段DGT固定膜中吸附的目标物并测定提取液中的浓度，当测得的吸收量与时间不成线性关系时，也就是线性的拐点即为最高吸收容量。
[0021]DGT容量是通过时间梯度获取其累积量。组装24个DGT装置，暴露于25℃下2L充分搅拌的溶液中，设置不同的时间梯度，到时间间隔后取出3个DGT，共计8个间隔。分别提取DGT中吸附的目标物并测定提取液中的浓度，当测得的吸收量与时间不成线性关系时，也就是线性的拐点即为最高吸收容量。
[0022]优选的，所述步骤S2中扩散系数是使用时间梯度法将组装后的DGT装置置于混合溶液中，每隔4h取一次样，共24h，根据不同累积量计算扩散系数。
[0023]扩散系数的确定：使用DGT时间梯度法。将组装后的DGT装置投放固定于10L离子强度为10mM NaCl浓度为20μg L
‑
1的混合溶液中，均匀搅拌。每隔4h取一次样，每次3个平行，共6个梯度，取到24h。固定膜取出后按照上述方法提取测定，计算公式如下：
[0024][0025]式中，Ce为提取液中测定的元素浓度，Vg和Ve分别为固定膜和提取液的体积，fe为元素的提取率。有效扩散系数的计算用公式(2)
[0026][0027]式(2)中，D为扩散系数，cm2s本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.选择性同步测定沉积物中As(III)、Cr(III)和Sb(III)的二维高分辨方法，其特征在于：是通过一种HR
‑
MPTSDGT技术并在沉积物中进行应用，该方法具体包括以下步骤：S1、固定膜制备：首先是合成吸附剂，然后制备成凝胶薄膜；S2、固定膜性能测试：包括吸附率与提取率计算、吸附动力学测试、DGT吸附容量、扩散系数、环境条件影响和方法检出限；S3、标准曲线校正：使用活塞式DGT装置测定As(III)、Cr(III)和Sb(III)的浓度，设置不同浓度的溶液，每个浓度4个平行，其中两个用提取法测定浓度，计算累积量，另外两个经过真空干燥后，使用LA
‑
ICP
‑
MS进行定量分析，获得对应浓度的信号值，利用累积量与信号值建立线性方程即为校正曲线。2.根据权利要求1所述的选择性同步测定沉积物中As(III)、Cr(III)和Sb(III)的二维高分辨方法，其特征在于：所述步骤S1中固定膜制备的具体步骤如下：a1、吸附材料制备：将液体MPTS负载到凹凸棒土上制成吸附剂，具体的负载过程如下：向100mL去离子水中加入5.0g凹凸棒土，在均质仪中以13500转/分钟的转速混合5分钟，向上述混合物加入5mLMPTS，在均质仪中以13500转/分钟的转速再次混合5分钟，将混匀后的溶液在80℃条件下烘干，得到固体吸附剂；a2、HR
‑
MPTS固定膜的制作：用球磨机将块状吸附剂磨成粉末状，向4.0mL聚丙烯酰胺溶液中加入1.0g吸附剂，混匀后加入10μL10％w/wAPS和2.5μLTEMED形成凝胶溶液，吸取适量的凝胶溶液注射到两片玻璃板之间两片玻璃板之间夹一片厚度为0.40mm的U形塑料薄片，30分钟后形成MPTS固定膜，将固定膜浸泡在去离子水中待用；a3、DGT装置的组装：将固定膜、琼脂糖扩散膜和PVDF膜组装在活塞式DGT装置中进行溶液实验。3.根据权利要求2所述的选择性同步测定沉积物中As(III)、Cr(III)和Sb(III)的二维高分辨方法，其特征在于：所述步骤a3中固定膜的厚度为0.4mm，且琼脂糖扩散膜的厚度为0.8mm，所述PVDF膜的孔径为0.45μm，厚度为100μ。4.根据权利要求2所述的选择性同步测定沉积物中As(III)、Cr(III)和Sb(III)的二维高分辨方法，其特征在于：所述步骤S2中吸附率与提取率计算，是通过将HR
‑
MPTS膜放置在不同浓度的As(III)、Cr(III)和Sb(III)溶液中进行吸附，测...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕，杭小帅，张澜，周莉，朱冬冬，尤晓慧，肖静，陈翔，
申请(专利权)人：生态环境部南京环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：