水环境中纳米二氧化钛的富集方法和分析方法

本公开涉及了环境分析化学领域，尤其涉及一种水环境中纳米二氧化钛的富集方法和分析方法。

背景技术：

1、纳米二氧化钛有着良好的物理和化学特性，因此被广泛地应用。纳米二氧化钛主要应用于消费品、食品和工业产品等技术领域。相关研究证明，纳米二氧化钛能够引发某些毒性效应，其中较为明显的有氧化应激、细胞损伤、炎症、代谢改变、免疫反应、基因毒性以及潜在的致癌风险。目前，在生产、使用和排放含纳米二氧化钛产品的过程中，纳米二氧化钛较难避免地被释放到环境中，特别是当纳米二氧化钛存在于水环境中，对身体的危害较难预估。因此了解水环境中纳米二氧化钛的浓度将有助于合理评估纳米二氧化钛的有害影响。考虑到环境样品中纳米二氧化钛的浓度较低，有必要制定方法从环境水体中富集纳米二氧化钛。

2、目前相关技术中的一种分离和富集纳米二氧化钛的做法为膜过滤法，但其存在过滤阻力高、颗粒难以洗脱的问题。

3、相关技术中的另一种分离和富集纳米二氧化钛的做法为微萃取法，其主要包括类黄酮辅助微萃取法、溶剂微萃取法和毛细管微萃取法。但上述方法都受到样品量小、富集度不足或纳米二氧化钛被破坏的限制。

4、综上所述，相关技术中在分离和富集纳米二氧化钛的过程中存在过滤阻力高、颗粒较难洗脱、富集度不足、纳米二氧化钛尺寸被破坏等问题，因此，亟需发展一种新的富集水环境中纳米二氧化钛的方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开的主要目的在于提供一种水环境中纳米二氧化钛的富集方法和分析方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

2、本公开的上述目的通过以下技术方案来实现。

3、根据本公开一个方面的实施例，提供了一种水环境中纳米二氧化钛的富集方法，包括：

4、将环境水样的ph值调整为0.5-1.5，得到经过预处理的环境水样；

5、将絮凝剂和磷酸化的铁氧化合物加入至经过预处理的环境水样中，并进行振荡，形成含有磷酸化的铁氧化合物和纳米二氧化钛的团聚体；

6、对经振荡后环境水样中的团聚体进行收集，得到富集有纳米二氧化钛的样品。

7、在一些实施方案中，絮凝剂包括二价金属卤化物、二价金属硫酸盐或二价金属盐的聚合物。

8、在一些实施方案中，将环境水样的ph值调整为1。

9、在一些实施方案中，絮凝剂包括氯化钙、氯化钠或者硫酸镁中的至少一种。

10、在一些实施方案中，铁氧化合物包括fe3o4或γ-fe2o3中的至少一种。

11、在一些实施方案中，铁氧化合物包括fe3o4。

12、在一些实施方案中，对团聚体进行收集包括：利用磁铁对经振荡后环境水样中的团聚体进行收集。

13、在一些实施方案中，该富集方法还包括，在调整环境水样的ph值之前，对环境水样进行过膜处理。

14、根据本公开的另一个方面的实施例，提供了一种水环境中纳米二氧化钛的分析方法，包括：利用如上所述的水环境中纳米二氧化钛的富集方法对环境水样进行处理，得到富集有纳米二氧化钛的待测样品；依次对待测样品进行微波消解、离子测定，得到纳米二氧化钛的定量结果。

15、在一些实施方案中，该分析方法还包括，在离子测定前，对微波消解的产物依次进行赶酸处理、定容处理。

16、在一些实施方案中，赶酸处理的条件为：在180-200℃的温度下进行赶酸处理1-3h。

17、在一些实施方案中，离子测定包括电感耦合等离子质谱、离子色谱、电位滴定或离子交换，优选地，离子测定为电感耦合等离子质谱。

18、基于本公开上述实施例的水环境中纳米二氧化钛的富集方法和分析方法，磷酸化的铁氧化合物对纳米二氧化钛具有较强的结合亲和力，而针对钛离子和纳米二氧化钛近似的理化性质，为了避免磷酸化铁氧化合物在吸附纳米二氧化钛的同时对环境水样中的钛离子也进行吸附，因此在加入磷酸化的铁氧化合物之前，先对环境水样进行预处理，将ph值调整为0.5-1.5，来减少对钛离子的吸附，从而减少钛离子对纳米二氧化钛的干扰。再加入磷酸化铁氧化合物的同时，加入絮凝剂的目的首先是为了破坏环境水样中较微小的悬浮物以及难以自然沉降的磷酸化的铁氧化合物颗粒的稳定性，通过絮凝剂的桥连凝聚在一起，形成絮状物进而形成团聚体，使得捕获更充分；其次，絮凝剂可以起到屏蔽天然有机质的作用，从而避免了天然有机质与纳米二氧化钛的结合，影响后续对纳米二氧化钛的收集和提取。对经振荡后环境水样中的团聚体进行收集，得到富集有纳米二氧化钛的样品。

19、根据本公开的实施例，使用本公开的水环境中纳米二氧化钛的分析方法可以较准确的对环境水样中纳米二氧化钛进行定量分析，并且灵敏度较高，该分析方法的检出限为0.4ng/l。

技术特征：

1.一种水环境中纳米二氧化钛的富集方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述絮凝剂包括二价金属卤化物、二价金属硫酸盐或二价金属盐的聚合物。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述环境水样的ph值调整为1。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述絮凝剂包括氯化钙、氯化钠或者硫酸镁中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铁氧化合物包括fe3o4或γ-fe2o3中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铁氧化合物包括fe3o4，所述对所述团聚体进行收集包括：

7.根据权利要求1所述的方法，还包括，在调整所述环境水样的ph值之前，对所述环境水样进行过膜处理。

8.一种水环境中纳米二氧化钛的分析方法，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，还包括，在离子测定前，对所述微波消解的产物依次进行赶酸处理、定容处理；

10.根据权利要求8所述的方法，其中，离子测定包括电感耦合等离子质谱、离子色谱、电位滴定或离子交换。

技术总结
本公开提供了一种水环境中纳米二氧化钛的富集方法和分析方法，属于环境分析化学领域。该富集方法包括：将环境水样的pH值调整为0.5‑1.5，得到经过预处理的环境水样；将絮凝剂和磷酸化的铁氧化合物加入至经过预处理的环境水样中，并进行振荡，形成含有磷酸化的铁氧化合物和纳米二氧化钛的团聚体；对经振荡后环境水样中的团聚体进行收集，得到富集有纳米二氧化钛的样品。本公开提供的分析方法包括：将富集有纳米二氧化钛的样品依次进行微波消解、离子测定，得到纳米二氧化钛的定量结果。使用本公开的富集方法和分析方法可以选择性富集纳米二氧化钛、并且不改变纳米二氧化钛的尺寸，有助于进一步对纳米二氧化钛进行溯源。

技术研发人员：刘景富,郑荣刚,杨蕊,李庆存
受保护的技术使用者：中国科学院生态环境研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14