一种混合三种金属氧化物的吸附膜及其制备方法和基于梯度扩散薄膜技术测定氟离子的方法_2

文档序号:9623769阅读:来源:国知局
[002引式中,Μ指吸附在吸附膜上氣离子的质量;Ce指洗脱液中氣离子浓度;Ve指洗脱液 的体积;指吸附胶的体积;f。指洗脱效率。
[0024] 再根据公式似,将吸附膜上的吸附量转换成DGT测定出的氣离子浓度。 阳0巧]C〇GT=MX Ag/(DXAXT)似
[0026] 式中,Cdct是指DGT测定出的浓度;Μ是公式(1)中的计算值;Ag是扩散膜加上滤 膜总的厚度;D是氣离子的扩散系数;A是DGT装置的窗口面积;T是放置时间。
[0027] 优选的,本发明应用到的不同水体为自然水体和氣污染水体,其氣的浓度范围为 0. 5 ~15mg/L。
[002引优选的,本发明用到的氨氧化钢洗脱剂浓度为0.lmol/1,用量为吸附膜体积的 20~40倍。
[0029] 优选的,本发明中测定氣用到的是对横基苯偶氮变色酸(SPADNS)比色法,反应时 间为比,反应溫度35°C。
[0030] 一种基于梯度扩散薄膜技术测定沉积物中氣离子的方法:
[0031] (一)DGT装置组装:将制得的吸附膜与扩散膜和滤膜依次叠加组装成长条形DGT 装置,其窗口尺寸为1. 8cm(宽)X15cm(长),其中,扩散膜为聚丙締酷胺水凝胶扩散膜,滤 膜为聚酸讽滤膜。
[0032] (二)DGT装置脱氧:将步骤(一)组装的长条形DGT装置放入盛有纯水的容器中, 向水中充入氮气W去除DGT装置中的氧气,脱氧时间> 12h。
[0033] (Ξ)DGT装置放置:将步骤(二)得到的DGT装置插入沉积物中,保留1~3cm暴 露于上覆水中,放置Id后取出,准确记录放置时间。
[0034](四)DGT装置回收和吸附膜切割与洗脱:用纯水冲洗步骤(Ξ)中取出的DGT装 置表面,取出吸附膜,按照0. 6cmX0. 5cm尺寸将吸附膜切成90片等大小的长方体,每小片 吸附膜放入0.Imol/L氨氧化钢溶液中洗脱24h,洗脱剂体积为吸附膜体积的20~40倍。 [00对 DGT浓度计算和测定:步骤(四)所得的洗脱液中氣离子测定同说明书中采用公 式(1)和公式似计算的方法。
[0036] 优选的,本发明中DGT装置可W在0.6X0. 5cm分辨率下观察到水-沉积物界面W 下12~14cm范围内的氣离子纵向和横向分布。
[0037] 上述的一种基于梯度扩散薄膜技术测定水体和沉积物中氣离子的方法可应用于 测定自然水体、污/废水、沉积物W及沉积物与±壤的间隙水中氣离子浓度。
[0038] 本发明中的"纯水"指的是体积电阻> 15. 0MΩ-cm的水。
[0039] 本发明中,若无特别说明,每一个方法中的步骤(一)、步骤(二)等均指的是该步 骤所在方法中的步骤,而不是本发明中其他方法中的步骤。 W40] 3,有益效果
[0041] (1)本发明制备得到的基于铁、侣和姉混合氧化物的吸附膜可W高效的吸附氣离 子,吸附膜上吸附剂的颗粒粒径《20μm,运为氣离子提供了巨大的吸附空间和位点,吸附 膜的吸附容量可W达到98. 4μg/cm2,组装有该吸附膜的DGT装置能够用于高污染(几mg/ L至几十mg/L)水体中氣离子的监测。
[0042] (2)本发明制备得到的基于铁、侣和姉混合氧化物的吸附膜可W在0.Olmol/L硝 酸钢溶液中存储3. 5个月,依然具有良好的吸附特性,因此适合长期储存。
[0043] (3)本发明制备得到的基于铁、侣和姉混合氧化物的吸附膜可W避免水体中常见 阴离子的干扰,如C1和SO42,避免了常用氣离子选择电极测定水体中氣离子浓度时经常遇 见的离子干扰问题。
[0044] (4)本发明制备得到的基于铁、侣和姉混合氧化物吸附膜的DGT装置经实验室验 证,可W在离子强度0~200mmol/LN03和抑4. 28~9. 12的水体中应用,因而适合多种 水体中氣离子的有效监测。
[0045] (5)本发明制备得到的基于铁、侣和姉混合氧化物吸附膜的DGT装置可W在氣离 子浓度0. 5~15mg/L的水体中应用,使用范围宽。
[0046] (6)本发明提供的一种基于梯度扩散薄膜技术测定水体和沉积物中氣离子的方法 是一种原位、非破坏性的被动采样技术,解决了主动采样无法原位富集W及氣离子选择电 极等被动采样技术准确度低的问题,测试结果更加可信。
[0047] (7)本发明提供的一种基于梯度扩散薄膜技术测定水体和沉积物中氣离子的方法 所得到的浓度值是一定放置时间范围内得到的平均值,能够更好的反应水体中一定时间内 氣离子浓度变化,相比于主动采样得到的瞬时值,更具有环境监测的意义。 W48] (8)本发明提供的一种基于梯度扩散薄膜技术测定沉积物中氣离子方法可W实现 水-沉积物界面处及W下在0. 6X0. 5cm分辨率条件下的纵向和横向分布,观察到在不同类 型沉积物中氣离子浓度变化,能更好的反应氣离子在水体和沉积物中的归趋。
【附图说明】:
[0049] 图1混合Ξ种金属氧化物的吸附膜的扫描电镜图
[0050] 图2DGT装置积累的氣离子量随其在某自然河流中放置时间的变化
[0051] 图3DGT装置积累的氣离子量随着溶液中氣离子浓度的变化
[0052] 图4DGT装置在含氣废水中的应用图,图中,黑色实线代表17小时内DGT测量的 到的平均值,上下两条黑色虚线分别代表17小时内DGT测量得到的最大和最小值,黑色实 屯、点代表主动采样得到的氣浓度值值GT方法和主动采样方法得到的样品最后皆用SPADNS 染色法测定)
[0053] 图5长条形DGT装置在沉积物中的应用图,即DGT测得氣离子浓度随深度和横向 变化图,图中SWI表示水与沉积物界面,SSI表示沉积物中砂质成分与泥质成分界面,VI,V2 和V3分别代表3个纵向氣离子浓度变化图。
【具体实施方式】:
[0054] 下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。 阳化5] 实施例一:
[0056] 首先,制备混合Ξ种金属(铁、侣和姉)氧化物的颗粒:
[0057] (一)溶解2. 7?硫酸亚铁、4. 86g硫酸侣、4. 04g硫酸姉至100血纯水中制得混合 溶液,其中,混合溶液含0.Imol/L铁离子、0. 2mol/L侣离子和0.Imol/L姉离子。
[005引(二)用饱和氨氧化钢溶液调节步骤(一)的混合溶液抑值并不断揽拌,直到抑 值达到8,收集出现的大量黄栋色沉淀,并反复用纯水冲洗该黄色沉淀,并在3577g条件下 离屯、lOmin,测定上清液的抑值后撇去上清液,重复W上操作直至上清液抑值降至6. 5。
[0059] (Ξ)将清洗好的栋黄色沉淀物用烘箱在65°C下干燥2地,再用马弗炉在300°C下 般烧化,冷却后即制得混合铁、侣和姉Ξ种金属氧化物的颗粒。
[0060] 然后,制备混合Ξ种金属氧化物的聚丙締酷胺水凝胶吸附膜:
[0061] (四)将步骤(Ξ)中制作好的铁,侣和姉混合氧化物颗粒按质量体积比0. 175g: ImL加入聚丙締酷胺的溶液中,超声20min至均匀分散,之后加入体积比为1/500的四甲基 二乙胺、1/125的质量百分比浓度为10%的过硫酸锭溶液并混匀。其中,聚丙締酷胺溶液浓 度为2%的交联剂、纯水和质量百分比浓度为40%的丙締酷胺溶液按6 :19 :15的体积比混 合制成。
[00创(五)将步骤(四)中得到的溶液注入夹有0. 25mmU形塑料隔片的两片擦干的玻 璃板空隙之中,排出玻璃板空隙间的空气,将玻璃板放入42~46Γ的烘箱中水平静置50~ 70min,待溶液完全凝胶成膜后取出并在纯水中浸泡2地,其间换水4次,除去可能残留的氯 离子,之后置于0.Olmol/L硝酸钢溶液中存储。
[0063] 一种基于梯度扩散薄膜技术测定水环境中氣离子的方法:
[0064] (一)将制得的混合Ξ种金属氧化物的吸附膜与聚丙締酷胺扩散膜和聚酸讽滤膜 在径向方向上按从里到外的顺序组装成圆柱形DGT装置。 阳0化](二)在DG
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