本发明专利技术涉及一种水生植物脂－乙酸纤维素复合半渗透膜，以廉价的、原生的水生植物脂为主要原料，以亲水性强的乙酸纤维素为外膜材料，制备出脂分散均匀、比表面积大、一体的含水生植物脂的半渗透膜，极大地缩短了水体中疏水性有机污染物采集所需的平衡时间，并显著地降低了原材料成本。本发明专利技术同时提供一种用于制备水生植物脂－乙酸纤维素复合半渗透膜的制备工具、制备方法，此外还提供一种适用于湖泊、河流等水体中有机污染物原位采样的配套外装置，可以实现模拟水生植物对水体中有机污染物的原位、准确、便捷、低成本监测。
【技术实现步骤摘要】
本 专利技术属于环境科学、分析化学及地学领域，涉及一种水生植物脂一乙酸纤维素复合半渗透膜仿生被动采样装置及相关技术，特别涉及水生植物脂一乙酸纤维素复合半渗透膜、水生植物脂一乙酸纤维素复合半渗透膜的制备工具以及适用于湖泊、河流等水体中有机污染物原位采样的配套装置。
技术介绍
有机污染物在湖泊、河流等水体甚至饮用水源地中广泛、持久存在，具有致癌、致畸、致突变等效应，对水生态系统构成了很大威胁，还可通过水生态系统传递、放大并进入食物链，危害人体健康，引起了世界卫生组织(WHO)及各国食品、卫生部门的高度关注。因此，亟待加强湖泊、河流尤其是其水源地中有机污染物的监测，切实保障饮用水安全及居民健康。然而，目前水体中有机污染物的采样技术难以满足湖泊、河流大面积监测便捷、原位、准确、连续等要求，严重影响了有机污染物的生态风险的准确评估及饮用水安全保障。通常认为只有自由溶解在水体或孔隙水中的有机污染物才可被生物吸收并产生潜在的毒害作用，而水体中的自由溶解态有机污染物可与溶解有机质、悬浮颗粒物及沉积物等结合，影响其真实浓度的测定及生态风险的准确评估。因此，准确、原位采集水体中自由溶解态的有机污染物是开展其监测及生态风险评估的关键。主动采样技术(如化学提取法、物理方法等)目前被广泛应用于水体中有机污染物的采集，其中化学提取法使用更为广泛，但需要采集、运输、储存大量的水样或沉积物样品，费时费力，且通常获得的是水体或孔隙水中有机污染物的瞬时总浓度(含结合态浓度)，以此浓度反映有机污染物的生物有效性就会高估其生态风险；物理方法也被应用于水体中有机污染物的采集，如离心、层析，尽管使用较高的转速，离心的方式仍难以排除溶解有机质对孔隙水中自由溶解态的干扰。虽然层析可较好地分离自由溶解态与结合态的有机污染物，但费时费力，难以满足湖泊水源地高频次、大批量监测便捷的要求。被动采样技术(如固相萃取、固相微萃取、离子液体萃取、半透膜采样等)目前被广泛应用于环境介质中自由溶解态有机污染物的采集，其采集的浓度为时间加权平均浓度，达采样平衡后采样介质中浓度恒定不变，具有连续采样、节省溶剂、减少净化步骤、不破坏介质结构等优点。其中，固相微萃取技术(SPME)在水介质中自由溶解态有机物的采集方面使用较为广泛，但较少应用于水体原位采样，此外需要使用商业化的萃取纤维，实验成本较高，难以满足水源地高频次、大批量监测低成本的要求；固相萃取技术也被广泛应用于水样中有机污染物的采集，但水样中有机污染物富集到固相萃取柱并洗脱需要较长时间，且商业化的固相萃取柱实验成本较高，也难以实现水体有机物原位监测的目标；离子液体萃取技术近年在水样中有机物的采集方面也有较多的应用，但也难以满足水体中有机污染物原位监测的要求。前期研究及相关研究均表明(1)生物脂在生物富集疏水性有机污染物的过程中发挥了关键作用(水、纤维素、糖类、蛋白质等极性组分对有机污染物的富集量贡献很小)；(2)生物(包括动物及植物)对非离子型有机污染物的富集以被动扩散为主要途径；(3)生物膜发挥了分子筛作用。因而可采用含生物脂或类脂的半渗透膜材料模拟生物富集有机污染物的过程。根据该设想，近年研究者陆续研制了多种含脂(类脂)的仿生被动米样材料。其中，Huckins 等(Huckins, J. N. ; Tubergen, M. ff. ; Manuweera, G.K. Semipermeable membrane devices containing model lipid: A new approach tomonitoring the bioavailability of lipophilic contaminants and estimating theirbioconcentration potential. Chemosphere, 1990, 20, 533 - 552.)研制的三油酸甘油酯一低密度聚乙烯半透膜采样装置(SPMD)是在低密度聚乙烯膜表面涂上动物脂的主要成分一三油酸甘油酯。虽然SPMD目前已实现了商业化且被广泛应用于连续采集水体中的有机污染物，但由于其使用疏水性强的低密度聚乙烯为外膜材料、呈现“三明治”(sandwich)结构，因而存在脂分散不均匀、采样平衡时间长等缺陷。随后，较多研究者围绕着含脂半渗透膜采样装置的外膜材料进行了改进，如王子健等在SPMD的基础上以亲水性的乙酸纤维素为外膜材料，制备出了三油酸甘油酯一乙酸纤维素半渗透膜采样装置(TECAM) (Xu, Y.;Wang, Z. ; Ke, R. ; Khan, S. Accumulation of organochlorine pesticides from waterusing triolein embedded cellulose acetate membranes. Environ. ScL Technol., 2005，39，1152 - 1157.)，但其使用商品化的三油酸甘油酯，实验成本较高。水生植物是湖泊、河流等水体中大量分布的有机碳源，其茎叶发达、根系不发达，体内含有较多的C16，C18, C24等不饱和脂肪酸及其酯，对疏水性有机污染物具有较强的富集能力，在水质净化方面发挥了重要作用(Dhir, B. ; Shamila, P.; Saradhi,P. P. Potential of aquatic macrophytes for removing contaminants from theenvironment. Crit. Rev. Env. ScL TechnoL , 2009，39，754 - 781·)，其体内的污染物浓度在一定程度上可反映水环境质量的变化。与水生动物相比，水生植物是水体有机污染物天然的原位监测体及蓄积体，在有机污染物原位监测方面更具优势。然而，物种差异大、重现性差、难以生存等缺陷制约了水生植物在水体有机污染物原位监测方面的应用。因此，筛选出可溶解多数疏水性有机污染物且对有机污染物具有较高脂-水分配系数的原生水生植物脂，将其制备成含植物脂仿生半渗透膜采样装置是替代水生植物监测、发展含脂半渗透膜被动采样技术并实现水源地原位、准确、便捷、低成本监测的一个很好的思路。
技术实现思路
本专利技术的首要目的是提供一种水生植物脂一乙酸纤维素复合半渗透膜，针对饮用水安全保障的国家重大需求以及目前国际上使用的采样技术难以满足水源地中有机污染物监测的特殊要求，以廉价的、原生的水生植物脂为主要原料，以乙酸纤维素为外膜材料，研制出脂分散均匀、比表面积大、一体的含水生植物脂的半渗透膜，实现湖泊、河流等水体尤其是水源地中有机污染物的原位、准确、便捷、低成本监测，为饮用水安全保障及水体中有机污染物的生态风险评估提供技术支撑。本专利技术的第二个目的是提供一种用于制备上述水生植物脂一乙酸纤维素复合半渗透膜的制备工具，便于此复合半渗透膜的大规模制备和应用。本专利技术的第三个目的是提供上述水生植物脂一乙酸纤维素复合半渗透膜的制备方法，提高所专利技术的复合半渗透膜的性能。本专利技术的第四个目的是提供一种适用于湖泊、河流等水体中有机污染物原位采样的配套外装置，内部装有上述水生植物脂一乙酸纤维素复合半渗透膜，实现原位监测。本专利技术通过以下技本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水生植物脂－乙酸纤维素复合半渗透膜，其特征在于：该复合半渗透膜由乙酸纤维素、顺？9,12？十八碳？二烯酸、无水高氯酸镁、丙酮及1,4？二氧六环制成，各原料的质量比依次为9？：1？：1？：40？：5。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶玉强，
申请(专利权)人：中国科学院南京地理与湖泊研究所，
类型：发明
国别省市：
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