環(huán)境中砷的萃取、分離及其與納米材料的界面過程.pdf

1、砷是一種廣泛存在于自然環(huán)境中毒性較強的類金屬元素,人類長期環(huán)境暴露會導致慢性中毒,引起各種疾病和癌癥。因此,砷在環(huán)境的遷移轉化和界面過程,以及在各生態(tài)系統(tǒng)間的轉化已經引起了國內外學者越來越多的關注。
　　目前,納米技術大量運用,越來越多的納米材料進入環(huán)境中。本論文通過對環(huán)境植物樣品中不同形態(tài)砷萃取、環(huán)境水樣中砷形態(tài)現場分離和對納米材料與砷結合在地下含水層中的遷移及界面過程的研究,確定了一套固體環(huán)境樣品中砷的萃取、水樣中砷形態(tài)分離的

2、方法大大提高了砷環(huán)境樣品分析的準確度,同時由模擬納米金屬氧化物與地下含水層中砷結合后的遷移及界面過程,證實了進入環(huán)境中的納米材料與砷結合的共危害性。
　　首先,利用甲醇-水(1:1 V/V)超聲萃取、微波輔助HNO3萃取和磷酸鹽緩沖液(PBS)超聲萃取3種前處理方法對大米、海藻和蘋果汁3種環(huán)境樣品中不同形態(tài)砷進行萃取。結果表明,低砷含量大米(<150μg·kg-1)應選用甲醇-水進行砷萃取,萃取率達85％~94%,砷形態(tài)不發(fā)生變化

3、。高砷含量大米(>150μg·kg-1)應選用微波輔助HNO3進行砷萃取,其萃取率可達78%。海藻樣品應選微波輔助HNO3法,萃取率高達87%。蘋果汁應選用微波輔助HNO3或PBS溶液萃取法。實驗結果與41個國際實驗室對相同樣品的分析數據基本一致,說明實驗所得結論可信度較高。
　　其次,提出一種對不同復雜環(huán)境基質中As(III)和As(V)現場形態(tài)分離的方法,合成了一種巰基(-SH)官能化選擇性吸附As(III)對As(V)無吸附

4、的石英砂(T-sand)。用T-sand制作的濾柱成功的分離了23個地下水樣品中的As(III)(N.D.-488μg?L-1)和As(V)(37-488μg?L-1)。其在環(huán)境水樣pH為4-11,溫度為10℃~90℃等復雜物化條件下可穩(wěn)定高效工作。另外T-sand在毒性特性溶出程序滲濾液(TCLP)、加州廢物提取實驗(WET)萃取液、連續(xù)萃取實驗(SET)萃取液、體外胃腸提取實驗(IVG)萃取液等復雜基質中均可穩(wěn)定高效工作。因此,此易

5、于操作的分離方法特別適用于日常砷形態(tài)現場監(jiān)測。
　　最后通過沙濾柱實驗模擬納米TiO2和針鐵礦分別吸附 As(III)和 As(V)后在地下含水層中的遷移及界面過程,探究了納米金屬氧化物進入環(huán)境中與砷結合后的遷移現象及界面過程。結果表明砷與納米金屬氧化物結合后可以攜帶砷進行長距離遷移,As(III)與納米金屬氧化物結合后遷移性大于As(V)與納米金屬氧化物結合的混合物,其遷移距離更長。納米金屬氧化物與砷結合后在周圍電化學環(huán)境發(fā)生改