专利名称：利用被测物质扩散进行原位取样、分离、富集和定量测量水体中醛类物质含量的方法
技术领域：
本发明属于化学及环境监测技术领域，特别涉及一种利用被测物质扩散进行原位取样、分离、富集和定量测量水体中醛类物质含量的方法背景技术人们对环境的认知在很大程度上取决于环境分析监测的水平。环境分析检测关系到环境本底值的取得、环境污染程度的评估、环境治理的成效分析、环境规划的制定和执行。与常规分析不同，环境分析对样品的采集提出了更高的要求，样品要具有代表性和有效性，同时样品保存和运输也会影响分析结果。现有的监测水体中物质含量的采样技术，均是用容器取出含有被监测物质的水体后进行分析，此种方法虽然简单，但无选择性和专属性。目前国内外研究热点之一就是研究具有选择性、专属性，简单、易行，廉价方便的新型采样方法和技术。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种利用被测物质扩散进行原位取样、分离、富集和定量测量水体中醛类物质含量的方法本发明方法主要利用高分子化合物上的特性基团与外界水体中被监测物质或被监测物质上的特性基团发生化学反应，达到原位取样、富集和定量测量的目的。
本发明的方法包括以下步骤1)、取一定量能够与醛类物质发生化学反应的高分子化合物装入一定容积的容器内，用能够透过醛类物质的半透膜将容器封好，制成取样分离富集装置；2)、将装置放入有醛类污染或含有醛类物质的水体中，放置时间为10min～240h；3)、取出装置用紫外—可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱法测量容器内溶液中醛的含量。
本发明方法所用能够与醛类物质发生化学反应的高分子化合物，其平均分子量应大于3000，其水溶液浓度为0.0001～1mol·L-1。该高分子化合物为聚乙烯亚胺或聚乙烯胺。本方法所用的能够透过醛类物质的半透膜为各种类型半透膜或选择性透过膜，其允许透过分子量应不小于2000。包括透析膜、色谱纸、渗析膜、生物膜、火棉胶薄膜、玻璃纸、羊皮纸、动物膀胱膜等。
本发明方法中可监测的醛类物质包括(1)脂肪醛如甲醛、乙醛、丙烯醛等(2)芳香醛如苯甲醛、水杨醛、香兰素等。
本发明方法中所述的水体包括天然淡水、天然矿化水、污水、饮用水、回用水、生物体内水、沉积物和土壤中的水。
本发明方法所用的装置为一种原位取样分离、富集测量的装置，如附图所示该装置是在容器内装有高分子化合物，然后用半透膜将其封好，并通过橡皮垫和夹紧器将其固定即可。
溶液中的物质可通过一个简单的方程式来表示R-NH2+R’-CHO→R-N＝CH-R’在本发明中，大分子的扩散可能被半透膜影响。但是小分子有机化合物则可以自由地扩散，并产生一个有效的扩散系数，这与它们在水中的扩散没有区别。因此本发明允许分子体积小于半透膜孔道的可溶性物质自由扩散。在装置内部的高分子化合物与被测水体被半透膜分开；在水体中放置一定时间。利用膜的渗透作用，水体中醛类物质进入到被膜隔离的装置内部后，立即与高分子化合物发生化学反应，在高分子化合物达到饱和之前膜内游离醛类物质的浓度始终为零，从而在膜内外形成一定的扩散梯度，在一定时间内，膜内高分子化合物结合的醛类物质与待测水体中醛类物质浓度和放置时间有关系，在一个被监测物质浓度不断变化的水体中长期放置，可得到在此时间(t)范围内体系中被监测物质的平均浓度(Cm)，Cm＝Csample/t，式中Csample为测量浓度。从而达到取样、分离和富集的目的；通过测定膜内高分子化合物中醛类物质的含量，从而达到定量测量的目的。
本发明方法中，在膜内侧含有能够与被监测物质相结合的高分子其平均分子量应大于3000，如果半透膜孔隙小，则所用高分子的平均分子量可小些，如果半透膜孔隙大，则所用高分子的平均分子量应大些，总的原则只能允许被监测物质自由通过半透膜扩散，而不能使膜内侧的高分子渗透到外界水相中。
本发明方法中，所用高分子化合物的特点是它们都能与被监测物质发生化学反应，并与被监测物质牢牢结合，使得膜内侧的高分子溶液中游离被监测物质的浓度始终保持为零。
本发明的优点(1)简单，经济。
(2)可以提供原位浓度。
(3)可以测量水体中醛类物质含量。
(4)具有选择性。不是测量自然水中所有的物质，只能测量那些在结合相中能被富集的物质。
(5)定量测量与结合相摄取的被监测物质的动力学和半透膜的特性有关。
(6)如果一个适当的半透膜厚度被选定，物质的传输只与分子扩散有关，物质传输过程与流体动力学无关。
附图为本发明原位取样、分离、富集、测量装置结构示意图。
图中1聚四氟乙烯容器、2高分子化合物水溶液、3半透膜、4垫片、5夹紧器具体实施方式
实施例1取2mL 0.0001M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用透析膜将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置1h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度。
实施例2取2mL 0.0001M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用色谱纸将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置1h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度。
实施例3取2mL 0.0001M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用火棉胶薄膜将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置1h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度。
实施例4取2mL 0.01M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用透析膜将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置12h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例5取2mL 0.01M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用色谱纸将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置12h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例6取2mL 0.01M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用火棉胶薄膜将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置12h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例7取2mL 0.02M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用透析膜将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置12h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例8取2mL 0.02M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用色谱纸将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置12h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例9取2mL 0.02M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用火棉胶薄膜将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置12h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例10取2mL 0.02M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用透析膜将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置24h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例11取2mL 0.02M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用色谱纸将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置24h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例12取2mL 0.02M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用火棉胶薄膜将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置24h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例13取2mL 0.02M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用透析膜将模具封好，共30个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出3个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例14取2mL 0.02M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用色谱纸将模具封好，共30个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出3个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例15取2mL 0.02M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用火棉胶薄膜将模具封好，共30个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出3个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例16取2mL 0.05M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用透析膜将模具封好，共30个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出3个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例17取2mL 0.05M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用色谱纸将模具封好，共30个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出3个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例18取2mL 0.05M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用火棉胶薄膜将模具封好，共30个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出3个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例19
取2mL0.5M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用透析膜将模具封好，共20个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出2个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例20取2mL0.5M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用色谱纸将模具封好，共30个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出3个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例21取2mL0.5M聚乙烯亚胺(PEI)(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用胶棉薄膜将模具封好，共30个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出3个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例22取2mL 0.0001M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用透析膜将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置1h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度。
实施例23取2mL 0.0001M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用色谱纸将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置1h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度。
实施例24取2mL 0.0001M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用火棉胶薄膜将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置1h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度。
实施例25取2mL 0.01M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用透析膜将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置12h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例26取2mL 0.01M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用色谱纸将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置12h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例27取2mL 0.01M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用火棉胶薄膜将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置12h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例28取2mL 0.02M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用透析膜将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置12h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例29取2mL 0.02M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用色谱纸将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置12h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例30取2mL 0.02M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用火棉胶薄膜将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置12h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例31取2mL 0.02M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用透析膜将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置24h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例32
取2mL 0.02M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用色谱纸将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置24h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例33取2mL 0.02M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用火棉胶薄膜将模具封好，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置24h后取出，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例34取2mL 0.02M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用透析膜将模具封好，共30个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出3个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例35取2mL 0.02M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用色谱纸将模具封好，共30个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出2个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例36取2mL 0.02M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用胶棉薄膜将模具封好，共30个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出3个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例37取2mL 0.05M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用透析膜将模具封好，共30个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出3个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例38取2mL 0.05M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用色谱纸将模具封好，共30个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出3个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例39取2mL 0.05M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用胶棉薄膜将模具封好，共30个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出3个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例40取2mL 0.1M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用透析膜将模具封好，共30个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出3个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例41取2mL 0.5M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用色谱纸将模具封好，共30个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出3个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
实施例42取2mL 0.5M聚乙烯胺(按胺基浓度计算)装入容积为2mL的聚丙烯的模具后，用胶棉薄膜将模具封好，共30个，将装置放入醛类污染或含有醛类的水体中，放置240h，每隔24h取出3个，利用紫外-可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱测定醛类物质的浓度，并计算在放置时间内水系中醛类的平均浓度。
权利要求
1.一种利用被测物质扩散进行原位取样、分离、富集和定量测量水体中醛类物质含量的方法，其特征在于该方法包括以下步骤1)、取一定量能够与醛类物质发生化学反应的高分子化合物装入一定容积的容器内，用能够透过醛类物质的半透膜将容器封好，制成取样分离富集装置；2)、将装置放入有醛类污染或含有醛类物质的水体中，放置时间为10min～240h；3)、取出装置，测量容器内溶液中醛的含量。
2.如权利要求1所述的利用被测物质扩散进行原位取样、分离、富集和定量测量水体中醛类物质含量的方法，其特征在于所述能够与醛类物质发生化学反应的高分子化合物其平均分子量应大于3000，其水溶液浓度为0.0001～1mol·L-1。
3.如权利要求2所述的利用被测物质扩散进行原位取样、分离、富集和定量测量水体中醛类物质含量的方法，其特征在于所述高分子化合物为聚乙烯亚胺或聚乙烯胺。
4.如权利要求1所述的利用被测物质扩散进行原位取样、分离、富集和定量测量水体中醛类物质含量的方法，其特征在于所述能够透过醛类物质的膜为各种类型半透膜或选择性透过膜，其允许透过分子量应大于或等于2000。
5.如权利要求4所述的利用被测物质扩散进行原位取样、分离、富集和定量测量水体中醛类物质含量的方法，其特征在于所述能够透过醛类物质的半透膜包括透析膜、色谱纸、渗析膜、生物膜、火棉胶薄膜、玻璃纸、羊皮纸、动物膀胱膜。
6.如权利要求1所述的利用被测物质扩散进行原位取样、分离、富集和定量测量水体中醛类物质含量的方法，其特征在于所述醛类物质包括(1)脂肪醛如甲醛、乙醛、丙烯醛；(2)芳香醛如苯甲醛、水杨醛、香兰素。
7.如权利要求1所述的利用被测物质扩散进行原位取样、分离、富集和定量测量水体中醛类物质含量的方法，其特征在于所述水体包括天然淡水、天然矿化水、污水、饮用水、回用水、生物体内水、沉积物和土壤中的水。
全文摘要
一种利用被测物质扩散进行原位取样、分离、富集和定量测量水体中醛类物质含量的方法，该方法包括以下步骤1)取一定量能够与醛类物质发生化学反应的高分子化合物装入一定容积的容器内，用能够透过醛类物质的半透膜将容器封好，制成取样分离富集装置；2)将装置放入有醛类污染或含有醛类物质的水体中，放置时间为10min～240h；3)取出装置用紫外－可见光谱法或高效液相色谱法或气相色谱法测量容器内溶液中醛的含量。其优点既简单又经济，具有选择性；可提供原位浓度、测量水体中醛类物质含量；定量测量与结合相摄取的被监测物质的动力学和半透膜的特性有关。
文档编号G01N33/18GK101021516SQ20071001055
公开日2007年8月22日 申请日期2007年3月9日 优先权日2007年3月9日
发明者孙挺, 范洪涛, 隋殿鹏, 刘畅 申请人:东北大学