本发明涉及腐殖酸的提取方法，具体涉及一种气溶胶中腐殖酸的分离、分级提取方法。
背景技术：
气溶胶(Aerosol)作为一种由0.001~100μm大小的分散相构成的气体分散体系，是由固体或液体小质点在气体介质中分散并悬浮所形成。虽然气溶胶在大气环境中的含量相对较少，但是其具有粒径小、表面积大的特性，在大气环境中的作用十分重要，一定程度上影响着大气污染物的迁移与转化过程。腐殖酸（HA）是由动植物残体经过复杂的物理、化学、生物过程形成的大分子有机混合物，它广泛存在于土壤、水体、沉积物等环境介质中。气溶胶中的腐殖酸(A-HA)作为水溶性有机物和二次有机气溶胶的重要组成部分，具有较强的表面活性和水溶性，是一种无定形、褐、黑色、高分散的亲水酸性有机物质，广泛地存在于云、雾、雨水等介质中，其分子结构可能受大气紫外辐射、O3和自由基的影响。气溶胶中的腐殖酸的研究对于了解大气污染状况有着重要的意义。腐殖酸的分离、分级与纯化过程对于HA的结构形态、HA及其亚组分与环境污染物的相互作用机理的研究起着十分重要的作用。XAD-8树脂和活性炭混合物组成的吸附富集柱具有很好的吸附效能，将其应用在气溶胶中腐殖酸的分级提取过程中将能够对气溶胶中腐殖酸及其亚组分分子结构和化学性质等方面的研究有更深入的了解。本发明提供了一种利用XAD-8树脂和活性炭混合物组成的吸附富集柱的吸附性能来进行气溶胶中腐殖酸的分离、分级提取的新方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种气溶胶中腐殖酸的分离、分级提取方法，该方法提高了吸附柱对腐殖酸的吸附率，对于含量较少的腐殖酸也能充分吸附。本发明的技术方案为：一种气溶胶中腐殖酸的分离、分级提取方法，包括以下步骤：步骤a气溶胶样品的采集过程a1.采用大流量采样器，连续采集气溶胶样品，气溶胶样品采集在孔径为0.2-10μm的滤膜上；a2.将采集到的气溶胶样品分别放置于玻璃瓶中进行保存；步骤bA-HA样品的分离纯化过程b1.将采集在孔径为0.2-10μm的滤膜上的气溶胶样品和孔径为0.2-10μm的滤膜一起置于超纯水中超声处理，剔除滤膜后，选用0.22μm或0.45μm孔径的聚偏氟乙烯（PVDF）滤膜过滤萃取液，得萃取液，收集过滤所得固体，重复该步骤3次，合并过滤所得固体，得过滤所得固体A；b2.将所述过滤所得固体A加入到盐酸溶液中，调整固液混合物的固液比为1：（8-10），调节固液混合物pH=1.0-2.0，得到固液混合物；b3.对步骤b2中的固液混合物持续搅拌3-4h后静置24-36h，离心，得离心上清液和离心沉淀物B；b4.将所述沉淀物B重复3次步骤b2和步骤b3的操作，保存最后一次离心后的沉淀物，记为沉淀物C；b5.在N2保护下，将沉淀物C加入0.1-0.3mol/L的KOH溶液和/或0.1-0.3mol/LNaOH溶液，添加KCl溶液使K+浓度调整在0.3-0.4mol/L，并调整固液混合物的固液比为1：（6-10），震荡12-24h，离心，得离心上清液，记为离心上清液1，离心沉淀物记为沉淀物D；b6.将沉淀物D重复3次步骤b5的操作，合并离心上清液，记为离心上清液2，离心沉淀物记为沉淀物E；b7.合并步骤b1萃取液、步骤b5离心上清液1和步骤b6离心上清液2，得混合液1，用5mol/L-6mol/LHCl溶液，调整混合液1的pH值为1.0-2.0，得混合液2；b8.将混合液2持续搅拌均匀后静置24-36h，离心后弃掉上清液，得沉淀物G，沉淀物G加入到0.1mol/L-0.3mol/L的NaOH溶液中，并高速离心，得离心上清液，用HCl溶液调节该离心上清液的pH值为1.0-2.0，持续搅拌均匀后静置24-36h，离心后弃掉上清液，离心所得固体即为腐殖酸粗品沉淀物，记为腐殖酸粗品A-HA1；b9.在塑料容器中将腐殖酸粗品A-HA1用HCl和HF的混合液制备成固液比为1：（9-10）的固液混合物，持续搅拌24h，并进行离心得到腐殖酸粗品A-HA2，向腐殖酸粗品A-HA2中加入盐酸溶液，调整混合液pH=1.0，使其固液比为1：（9-12），持续搅拌10-12h，并静置24-36h后，离心得到上层清液及除杂酸的腐殖酸粗品A-HA2；b10.将除杂酸的腐殖酸粗品A-HA2加入去离子水中，控制固液混合物中的固液比为1：（8-10）的泥浆状混合物，将泥浆状的混合物转移到透析袋中，用超纯水透析，直至用AgNO3法监测不到透析水中的氯离子为止；冷冻干燥得A-HA样品；步骤c气溶胶中A-HA分级提取过程c1.在氮气保护下，将A-HA样品加入到0.1mol/L-0.3mol/L的NaOH溶液中，用HCl溶液调节pH值为1.0-2.0，得混合液，记为A-HA-A；c2.将A-HA-A以10-15倍柱体积/h的速度通过吸附富集柱，填料为XAD-8树脂和活性炭混合物，得流出液X1；c3.将流出液X1以10-15倍柱体积/h的速度通过吸附富集柱，填料为XAD-8树脂和活性炭混合物，重复此过程3次，得流出液X2；c4.用0.01mol/LHCl溶液淋洗吸附富集柱，每隔5min收集流过混合吸附柱的流出液，并进行流出液分装，用紫外分光光度计分别测其分装流出液的紫外光谱在280nm处测定吸收值，当各流出液紫外吸收值小于最大值的0.5%时，合并分装流出液，酸化至pH=1.0，搅拌4-5h后，离心得到A-HA固体，记为粗提A-HA1；用0.01mol/LHCl+30%甲醇溶液淋洗吸附富集柱，每隔5min收集流过混合吸附柱的流出液，并进行流出液分装，用紫外分光光度计分别测其分装流出液的紫外光谱在280nm处测定吸收值，当各流出液紫外吸收值小于最大值的0.5%时，合并分装流出液，加入等量去离子水，旋转蒸发去除甲醇后，酸化至pH=1.0，搅拌4-5h后，离心得到A-HA固体，记为粗提A-HA2；用0.01mol/LHCl+60%甲醇溶液淋洗吸附富集柱，每隔5min收集流过混合吸附柱的流出液，并进行流出液分装，用紫外分光光度计分别测其分装流出液的紫外光谱在280nm处测定吸收值，当各流出液紫外吸收值小于最大值的0.5%时，合并分装流出液，加入等量去离子水旋转蒸发去除甲醇后，酸化至pH=1.0，搅拌4-5h后，离心得到A-HA固体，记为粗提A-HA3；用100%甲醇溶液淋洗吸附富集柱，每隔5min收集流过混合吸附柱的流出液，并进行流出液分装，用紫外分光光度计分别测其分装流出液的紫外光谱在280nm处测定吸收值，当各流出液紫外吸收值小于最大值的0.5%时，合并分装流出液，加入等量去离子水，旋转蒸发去除甲醇后，酸化至pH=1.0，搅拌4-5h后，离心得到A-HA固体，记为粗提A-HA4；c5.分别向粗提A-HA1、A-HA2、A-HA3、A-HA4固体中加入0.1mol/L-0.3mol/L的NaOH溶液中，再用HCl溶液调整pH=1.0，连续搅拌12-24h，静置24-36h，离心得离心固体和上清液，并测定上清液中TOC含量；c6.将步骤c5中离心所得四种固体分别加入去离子水中，控制固液混合物中的固液比为1：（8-10），得泥浆状混合物，将泥浆状的混合物转移到透析袋中，用超纯水透析，直至用AgNO3法监测不到透析水中的氯离子为止；冷冻干燥得四种A-HA亚组分，分别标记为A-HA1、A-HA2、A-HA3、A-HA4。优选地，向所述步骤b5中的固液混合物中添加0.3-0.4mol/LKCl溶液，使固液混合物中的K+的浓度稳定在0.3-0.4mol/L。优选地，所述步骤b9中将腐殖酸粗品A-HA1用0.1mol/LHCl和0.3mol/LHF的混合液制备成固液比为1：（9-10）的固液混合物，持续搅拌24h。优选地，将所述步骤b10中得到的A-HA样品在80℃-90℃烘干后测其灰分含量，如果灰分含量≥1.0%，则重复步骤b9-b10，直至所得A-HA在80℃-90℃烘干后的灰分含量<0.1%，得到纯化的A-HA样品，将纯化的A-HA样品冷冻干燥后放在干燥器中备用。优选地，所述步骤c2和c3中吸附富集柱中的填料为XAD-8树脂和活性炭混合物，其质量比为（1-3）：1。优选地，所述步骤c5中所得到的上清液测其TOC含量，如果上清液中TOC≥5mg/L，则重复步骤c5，直到TOC<5mg/L。更进一步详细的，本发明公开的气溶胶中腐殖酸的分离、分级提取方法，所述分级提取方法包括以下步骤：步骤a气溶胶样品的采集过程a1.采用大流量采样器，连续采集气溶胶样品，每个气溶胶样品采集在孔径为2.5μm的滤膜上；a2.将采集到的每个气溶胶样品分别放置于玻璃瓶中进行保存；步骤bA-HA样品的分离纯化过程b1.将采集在孔径为2.5μm的滤膜上的气溶胶样品和孔径为2.5μm的滤膜一起置于超纯水中超声处理，剔除滤膜后，选用0.45μm孔径的聚偏氟乙烯（PVDF）滤膜过滤萃取液，得萃取液，收集过滤所得固体，重复该步骤3次，合并过滤所得固体，得过滤所得固体A；b2.将所述过滤所得固体A加入到盐酸溶液中，调整固液混合物的固液比为1：10，调节固液混合物pH=1.0，得到固液混合物；b3.对步骤b2中的固液混合物持续搅拌4h后静置36h，离心，得离心上清液和离心沉淀物B；b4.将所述沉淀物B重复3次步骤b2和步骤b3的操作，保存最后一次离心后的沉淀物，记为沉淀物C；b5.在N2保护下，将沉淀物C加入0.1mol/L的KOH溶液和/或0.1mol/LNaOH溶液，添加KCl溶液使K+浓度调整在0.3-0.4mol/L，并调整固液混合物的固液比为1：10，震荡24h，离心，得离心上清液，记为离心上清液1，离心沉淀物记为沉淀物D；b6.将沉淀物D重复3次步骤b5的操作，得到离心后的离心上清液，记为离心上清液2，离心沉淀物记为沉淀物E；b7.合并步骤b1萃取液、步骤b5离心上清液1和步骤b6离心上清液2，得混合上清液，用5mol/LHCl溶液，调整混合上清液的pH值为2.0，得混合液2；b8.将混合液2持续搅拌均匀后静置36h，离心后弃掉上清液，得沉淀物G，沉淀物G加入到0.3mol/L的NaOH溶液中，并高速离心，得离心上清液，用HCl溶液调节该离心上清液的pH值为1.0，持续搅拌均匀后静置36h，离心后弃掉上清液，离心所得固体即为腐殖酸粗品，记为腐殖酸粗品A-HA1；b9.在塑料容器中将腐殖酸粗品A-HA1用0.1mol/LHCl和0.3mol/LHF的混合液制备成固液比为1：9的固液混合物，持续搅拌24h，并进行离心得到腐殖酸粗品A-HA2，向腐殖酸粗品A-HA2中加入盐酸溶液，调整混合液pH=1.0，使其固液比为1:9，持续搅拌12h，并静置36h后，离心得到上层清液及除杂酸的腐殖酸粗品A-HA2；b10.将除杂酸的腐殖酸粗品A-HA2加入去离子水中，控制固液混合物中的固液比为1：10的泥浆状混合物，将泥浆状的混合物转移到透析袋中，用超纯水透析，直至用AgNO3法监测不到透析水中的氯离子为止；冷冻干燥得A-HA样品；步骤c气溶胶中A-HA分级提取过程c1.在氮气保护下，将A-HA样品加入到0.3mol/L的NaOH溶液中，用HCl溶液调节pH值为1.0，得混合液，记为A-HA-A；c2.将A-HA-A以15倍柱体积/h的速度通过吸附富集柱，填料为XAD-8树脂和活性炭混合物，得流出液X1；c3.将流出液X1以15倍柱体积/h的速度通过吸附富集柱，填料为XAD-8树脂和活性炭混合物，重复此过程3次，得流出液X2；c4.用0.01mol/LHCl溶液淋洗吸附富集柱，每隔5min收集流过混合吸附柱的流出液，并进行流出液分装，用紫外分光光度计分别测其分装流出液的紫外光谱在280nm处测定吸收值，当各流出液紫外吸收值小于最大值的0.5%时，合并分装流出液，酸化至pH=1.0，搅拌5h后，离心得到A-HA固体，记为粗提A-HA1；用0.01mol/LHCl+30%甲醇溶液淋洗吸附富集柱，每隔5min收集流过混合吸附柱的流出液，并进行流出液分装，用紫外分光光度计分别测其分装流出液的紫外光谱在280nm处测定吸收值，当各流出液紫外吸收值小于最大值的0.5%时，合并分装流出液，加入等量去离子水，旋转蒸发去除甲醇后，酸化至pH=1.0，搅拌5h后，离心得到A-HA固体，记为粗提A-HA2；用0.01mol/LHCl+60%甲醇溶液淋洗吸附富集柱，每隔5min收集流过混合吸附柱的流出液，并进行流出液分装，用紫外分光光度计分别测其分装流出液的紫外光谱在280nm处测定吸收值，当各流出液紫外吸收值小于最大值的0.5%时，合并分装流出液，加入等量去离子水，旋转蒸发去除甲醇后，酸化至pH=1.0，搅拌5h后，离心得到A-HA固体，记为粗提A-HA3；用100%甲醇溶液淋洗吸附富集柱，每隔5min收集流过混合吸附柱的流出液，并进行流出液分装，用紫外分光光度计分别测其分装流出液的紫外光谱在280nm处测定吸收值，当各流出液紫外吸收值小于最大值的0.5%时，合并分装流出液，加入等量去离子水，旋转蒸发去除甲醇后，酸化至pH=1.0，搅拌5h后，离心得到A-HA固体，记为粗提A-HA4；c5.分别向粗提A-HA1、A-HA2、A-HA3、A-HA4固体中加入到0.1mol/L的NaOH溶液中，再用HCl溶液调整pH=1.0，连续搅拌24h，静置36h，离心得离心固体和上清液，并测定上清液中TOC含量；c6.将步骤c5中离心所得四种固体分别加入去离子水中，控制固液混合物中的固液比为1：8，得泥浆状混合物，将泥浆状的混合物转移到透析袋中，用超纯水透析，直至用AgNO3法监测不到透析水中的氯离子为止；冷冻干燥得四种A-HA亚组分，分别标记为A-HA1、A-HA2、A-HA3、A-HA4。优选地，向所述步骤b5中的固液混合物中添加0.4mol/LKCl溶液，使固液混合物中的K+的浓度稳定在0.3mol/L。优选地，将所述步骤b10中得到的A-HA样品在80℃-90℃烘干后测其灰分含量，如果灰分含量≥1.0%，则重复步骤b9-b10，直至所得A-HA在80℃-90℃烘干后的灰分含量<0.1%，得到纯化的A-HA样品，将纯化的A-HA样品冷冻干燥后放在干燥器中备用。优选地，所述步骤c2和c3中吸附富集柱中的填料为XAD-8树脂和活性炭混合物，其质量比为3：1。优选地，所述步骤c5中所得到的上清液测其TOC含量，如果上清液中TOC≥5mg/L，则重复步骤c5，直到TOC<5mg/L。在步骤b的A-HA样品分离纯化过程中，通过采用酸碱等溶液对样品进行处理，调整pH，以及控制固液比等方式有效提取腐殖酸。步骤b9用HCl和HF的混合液对腐殖酸粗品进行处理，去除其中的杂质，对其进行纯化，最后控制固液混合物中的固液比得到泥浆状混合物，将泥浆状的混合物转移到透析袋中，得到高纯度的腐殖酸样品，以利于对腐殖酸的分级提取。本发明对腐殖酸粗品A-HA1采用HCl和HF的混合液处理是对腐殖酸粗品A-HA1的去硅除杂处理，主要机理是利用氢氟酸和硅酸盐及硅单质反应，生产四氟合硅气体，从而去除腐殖酸亚组分中的含硅杂质，才能满足后续的实验要求。本发明向腐殖酸粗品A-HA2中加入盐酸溶液，调整混合液pH=1.0，此时腐殖酸亚组分为沉淀，富里酸等杂酸可溶，去除杂酸不损失腐殖酸亚组分。本发明的有益效果：本发明实现了气溶胶中的腐殖酸样品的采集、分离与纯化。本发明采用XAD-8树脂和活性炭两种材料的混合吸附，提高了吸附柱对腐殖酸的吸附率和吸附效能。同时，本发明在气溶胶中腐殖酸的分级提取过程中，分别选取了0.01mol/LHCl溶液、0.01mol/LHCl+30%甲醇溶液、0.01mol/LHCl+60%甲醇溶液、100%甲醇溶液四种溶液，达到了分级提取的目的；其工艺简单，操作方便，应用范围广。具体实施方式下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。本发明所述的固液比为固体质量与液体体积比。实施例1本实施例公开了一种气溶胶中腐殖酸的分离、分级提取方法，具体包括如下步骤：步骤a气溶胶样品的采集过程a1.采用大流量采样器，连续采集气溶胶样品，每个气溶胶样品采集在孔径为2.5μm的滤膜上；a2.将采集到的每个气溶胶样品分别放置于玻璃瓶中进行保存；步骤bA-HA样品的分离纯化过程b1.将采集在孔径为2.5μm的滤膜上的气溶胶样品和孔径为2.5μm的滤膜一起置于超纯水中超声处理，剔除滤膜后，选用0.45μm孔径的聚偏氟乙烯（PVDF）滤膜过滤萃取液，得萃取液，收集过滤所得固体，重复该步骤3次，合并过滤所得固体，得过滤所得固体A；b2.将所述过滤所得固体A加入到盐酸溶液中，调整固液混合物的固液比为1：10，调节固液混合物pH=1.0，得到固液混合物；b3.对步骤b2中的固液混合物持续搅拌4h后静置36h，离心，得离心上清液和离心沉淀物B；b4.将所述沉淀物B重复3次步骤b2和步骤b3的操作，保存最后一次离心后的沉淀物，记为沉淀物C；b5.在N2保护下，将沉淀物C加入0.1mol/L的KOH溶液和/或0.1mol/LNaOH溶液，添加KCl溶液使K+浓度调整在0.3-0.4mol/L，并调整固液混合物的固液比为1：10，震荡24h，离心，得离心上清液，记为离心上清液1，离心沉淀物记为沉淀物D；b6.将沉淀物D重复3次步骤b5的操作，得到离心后的离心上清液，记为离心上清液2，离心沉淀物记为沉淀物E；b7.合并步骤b1萃取液、步骤b5离心上清液1和步骤b6离心上清液2，得混合上清液，用5mol/LHCl溶液，调整混合上清液的pH值为2.0，得混合液2；b8.将混合液2持续搅拌均匀后静置36h，离心后弃掉上清液，得沉淀物G，沉淀物G加入到0.3mol/L的NaOH溶液中，并高速离心，得离心上清液，用HCl溶液调节该离心上清液的pH值为1.0，持续搅拌均匀后静置36h，离心后弃掉上清液，离心所得固体即为腐殖酸粗品，记为腐殖酸粗品A-HA1；b9.在塑料容器中将腐殖酸粗品A-HA1用0.1mol/LHCl和0.3mol/LHF的混合液制备成固液比为1：9的固液混合物，持续搅拌24h，并进行离心得到腐殖酸粗品A-HA2，向腐殖酸粗品A-HA2中加入盐酸溶液，调整混合液pH=1.0，使其固液比为1:9，持续搅拌12h，并静置36h后，离心得到上层清液及除杂酸的腐殖酸粗品A-HA2；b10.将除杂酸的腐殖酸粗品A-HA2加入去离子水中，控制固液混合物中的固液比为1：10的泥浆状混合物，将泥浆状的混合物转移到透析袋中，用超纯水透析，直至用AgNO3法监测不到透析水中的氯离子为止；冷冻干燥得A-HA样品；步骤c气溶胶中A-HA分级提取过程c1.在氮气保护下，将A-HA样品加入到0.3mol/L的NaOH溶液中，用HCl溶液调节pH值为1.0，得混合液，记为A-HA-A；c2.将A-HA-A以15倍柱体积/h的速度通过吸附富集柱，填料为XAD-8树脂和活性炭混合物，得流出液X1；c3.将流出液X1以15倍柱体积/h的速度通过吸附富集柱，填料为XAD-8树脂和活性炭混合物，重复此过程3次，得流出液X2；c4.用0.01mol/LHCl溶液淋洗吸附富集柱，每隔5min收集流过混合吸附柱的流出液，并进行流出液分装，用紫外分光光度计分别测其分装流出液的紫外光谱在280nm处测定吸收值，当各流出液紫外吸收值小于最大值的0.5%时，合并分装流出液，酸化至pH=1.0，搅拌5h后，离心得到A-HA固体，记为粗提A-HA1；用0.01mol/LHCl+30%甲醇溶液淋洗吸附富集柱，每隔5min收集流过混合吸附柱的流出液，并进行流出液分装，用紫外分光光度计分别测其分装流出液的紫外光谱在280nm处测定吸收值，当各流出液紫外吸收值小于最大值的0.5%时，合并分装流出液，加入等量去离子水，旋转蒸发去除甲醇后，酸化至pH=1.0，搅拌5h后，离心得到A-HA固体，记为粗提A-HA2；用0.01mol/LHCl+60%甲醇溶液淋洗吸附富集柱，每隔5min收集流过混合吸附柱的流出液，并进行流出液分装，用紫外分光光度计分别测其分装流出液的紫外光谱在280nm处测定吸收值，当各流出液紫外吸收值小于最大值的0.5%时，合并分装流出液，加入等量去离子水，旋转蒸发去除甲醇后，酸化至pH=1.0，搅拌5h后，离心得到A-HA固体，记为粗提A-HA3；用100%甲醇溶液淋洗吸附富集柱，每隔5min收集流过混合吸附柱的流出液，并进行流出液分装，用紫外分光光度计分别测其分装流出液的紫外光谱在280nm处测定吸收值，当各流出液紫外吸收值小于最大值的0.5%时，合并分装流出液，加入等量去离子水，旋转蒸发去除甲醇后，酸化至pH=1.0，搅拌5h后，离心得到A-HA固体，记为粗提A-HA4；c5.分别向粗提A-HA1、A-HA2、A-HA3、A-HA4固体中加入到0.1mol/L的NaOH溶液中，再用HCl溶液调整pH=1.0，连续搅拌24h，静置36h，离心得离心固体和上清液，并测定上清液中TOC含量；c6.将步骤c5中离心所得四种固体分别加入去离子水中，控制固液混合物中的固液比为1：8，得泥浆状混合物，将泥浆状的混合物...