（环境科学专业论文）基于离子液体的分析痕量重金属铅的新材料和新方法研究.pdf

广东工业大学硕士学位论文 产率可以达到9 2 以上。再将第一步制得的中间体与六氟磷酸钾经复分解反应，得 到1 3 - 二正丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体( d n b i m p f 6 ) ，收率为6 8 。本文提出的 微波辅助合成方法速度甚快。采用傅立叶变换红外光谱、超导脉冲傅立叶变换核磁 共振波谱以及元素分析对产物结构进行表征，产物纯度经高效液相色谱法( h p l c ) 分 析达到9 6 0 以上。 三、建立了1 ，3 二正丁基咪唑六氟磷酸盐萃取富集火焰原子吸收光谱测定水中痕量 铅的新方法。在最佳p h ( = 8 ) 条件下，采用双硫腙作为螯合剂，使得水样中的铅被双 硫腙螯合而进入离子液体相，再加硝酸到离子液体相中反萃铅。实验表明，铅的回 收率均能达到9 9 以上，富集倍数达到1 0 0 ，该方法检出限为0 0 2 1 a g l ，r s d = 2 6 。 用建立的新方法对大学城中心湖水、自来水、人工配制海水中的铅进行测定，回收 率在9 7 1 1 0 3 3 之间。1 ，3 二正丁基咪唑六氟磷酸盐作为萃取剂，重复使用6 次， 仍可得到大于9 0 的回收率。 四、制备了一种新型固相萃取材料离子液体 d n b i m 】【p f 6 】键合硅胶。以硅胶为 基体，利用其表面硅羟基的化学活性，通过硅烷化、偶联反应等步骤，将 d n b i m p f 6 】 固定于固相载体硅胶上，既能保持离子液体的特性，又可大大减少离子液体在使用 过程中的流失。首先，以硅胶为载体，3 一氨丙基三乙氧基硅烷为偶联剂合成了烷基 硅烷化环氧硅胶，再与1 ，3 二正丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体反应得到离子液体键 合硅胶。合成的产物经红外光谱分析、热分析等鉴定。测得铅( 以双硫腙螯合物形 态) 以在该 d n b i m p f 6 键合硅胶和水相间的分配系数为3 9 5 0 m l g ，【d n b i m 】【p f 6 】 键合硅胶对铅的饱和吸附量为5 5 4 1 t g g 。 五、建立了离子液体 d n b i m p f 6 】键合硅胶固相萃取一火焰原子吸收光谱法测定水 样中痕量铅的新方法。考察了样品p h 值、进样体积、流速、洗脱剂的种类、浓度、 体积、流速等参数的影响，同时研究了共存离子的影响，评价了萃取材料的再生性 能。在优化的最佳实验条件下，样品溶液体积为1 0 0 m l 时，该法的检出限为 o 0 3 6 p g l ，相对标准偏差( r s d ) 为3 5 ，富集倍数为5 0 倍。该法成功应用于自来 水、啤酒、饮料等实际样品中痕量铅的测定，平均回收率在9 8 9 1 0 1 2 之间，结 果令人满意，为液态样品中痕量铅的检测提供了新的途经。 关键词：铅；离子液体；液液萃取；固相萃取；火焰原子吸收光谱法 a b s t r a c t a bs t r a c t l e a di sa na c c u m u l a t i v et o x i c a n th e a v ym e t a le l e m e n t i ti so f g r e a ti m p o r t a n c et o d e t e r m i n el e a di nv a r i o u se n v i r o n m e n t a ls a m p l e s a c c u r a t e l ya n dr a p i d l v d u et oi t sl o wc o n t e n ti ns a m p l e sa n dt h ec o m p l e xo f m a t r i x ，i ti su s u a l l yn e c e s s a r y t oc a r r yo u tp r e c o n c e n t r a t i o na n ds e p a r a t i o np r e c e d u r ef o rl c a dp r i o rt oi t s i n s t r u m e n t a l a n a l y s i s l i q u i d l i q u i de x t r a c t i o n ( l l e ) i sa ne f f e c t i v es e p a r a t i o nm e t h o d h o w e v e r t h e e x t r a c t i o ns o l v e n t su s e di nl l ea r eu s u a l l yo f h i g hv o l a t i l i t ya n dt o x i c i t y c o n s e q u e n t l y , i tl sn e c e s s a r yt od e v e l o pa l t e r n a t i v e st oc o m m o n o r g a n i ce x t r a c t a n t s r o o mt e m p e r a t u r e i o n i cl i q u i d sh a v en e g l i g i b l ev a p o rp r e s s u r e ，h i g ht h e r m a l s t a b i l i t ya n dg o o dd i s s 0 1 v e c a p a c i t yf o ro r g a m ea n di n o r g a n i cc o m p o u n d s ，w h i c ha r ew i d e l ya c c e p t e da s g r e e n s o l v e n t s s o l i dp h a s ee x t r a c t i o n ( s p e ) i sa c o m p a r a t i v e l yn e ws a m p l ep r e p a r a t i o nt e c h n i q u e ， w h i c hi sac o m b i n a t i o no fl i q u i d s o l i de x t r a c t i o n a n dl i q u i d c h r o m a t o g r a p h v i ti s e s t i m a t e dt h a ta b o u th a l fo ft h ee n v i r o n m e n t a ls a m p l e sa n a l y z e dw e r ep r e t r e a t e d w i t h s p e h o w e v e r , t h em a t e r i a l sf o rs p ei nc h i n aa r em a i n l yi m p o r t e d i nt h i s p a p e r , an e wt y p eo fi o n i c l i q u i d 一i ，3 一d i ( n b u t y l ) i m i d a z o l i u m h e x a n u o r o p h o s p h a t e ( d n b i m p f 6 ) w a ss y n t h e s i z e da n dc h a r a c t e r i z e d ，t h e nu s e da s l i q u i d l i q u i de x t r a c t a n tt oe n r i c ht h et r a c el e a di nw a t e r f u r t h e r m o r es i l i c ag e lw a s m o d i f i e du s i n g d n b i m p f 6 ，t h u san o v e lm a t e r i a lf o rs o l i d p h a s ee x t r a c t i o nw a s p r e p a r a t e d ，w h i c hw a su s e di nt h ee n r i c h m e n ta n ds e p a r a t i o no ft r a c el e a di na q u e o u s s a m p l e s ，a n df o l l o w e db yt h ed e t e r m i n a t i o no ft r a c el e a dw i t hc h e a pa n dr a p i df l a m e a t o m i ca b s o r p t i o ns p e c t r o m e t r y ( f a a s ) t h e m a j o rc o n t e n t sa r ed e s c r i b e da sf o l l o w s ： c h a p t e r1 ：s u m m a r i z e dt h em a i na n a l y s i sm e t h o d so ft h el e a d ，i n t r o d u c e dt h e c h a r a c t e r i s t i c so fi o n i c l i q u i d 、l i q u i d l i q u i de x t r a c t i o na n ds o l i d p h a s ee x t r a c t i o n t h e o r e t i c a lf o u n d a t i o na n dt h ea p p l i c a t i o ni ne n v i r o n m e n t a l a n a l y s i s c h a p t e r2 ：t h ei n t e r m e d i a t e ( d n b i m b r ) w a ss y n t h e s i z e df r o m t r i m e t h y l s i l y l i m i d a z o l ea n di - b r o m o b u t a n eu n d e rm i c r o w a v er a d i a t i o n ，t h ey i e l dc a nr e a c h9 2 o r m o r ea tt h i ss t e p t h e n1 , 3 - d i ( n - b u t y l ) i m i d a z o l i u m h e x a f l u o r o p h o s p h a t e ( d n b i m p f 6 ) w a sp r e p a r e du s i n g ( d n b i m b r ) a n dk p f 6b ya n i o ne x c h a n g e a tt h i ss t e p ，t h e y i e l di s 6 8 c o m p a r e dw i t ht r a d i t i o n a lm e t h o d s ，t h er e a c t i o nt i m er e q u i r e dw a s g r e a t l yr e d u c e d t h es t r u c t u r eo f t h es y n t h e s i z e dp r o d u c tw a sc o n f i r m e db yf t - i r ，1 h n m r a n d1 3 c n m r , h l 广东工业大学硕士学位论文 e l e m e n t a la n a l y s i sa n dt h ep u r i t yo ft h ep r o d u c tw a sd e t e r m i n e dt ob ea b o v e9 6 0 u s i n g h i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y c h a p t e r 3 ：t h et r a c el e a di nw a t e rw a se n r i c h e d b y t h en e ws y m m e t r y 1 , 3 - d i ( n - b u t y l ) i m i d a z o l i u mh e x a f l u o r o p h o s p h a t e ( d n b i m p f 6 ) i o n i cl i q u i d ，t h e n d e t e r m i n e db yf a a s d i t h i z o n ea su s e da st h ec h e l a n tt om a k el e a dt r a n s f e rt oi o n i c l i q u i dp h a s e ，t h e nu s et h en i t r i ca c i dt ob a c ke x t r a c tl e a d t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h e r e c o v e r yo fl e a dw a s9 9 ，t h ee n r i c h m e n tf a c t o rw a s10 0 ，t h el i m i to fd e t e c t i o n ( l o d ) w a st h eo 0 2 甥l ，a n dt h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o n ( r s d ) w a s2 6 c h a p t e r4 ：an e wm a t e r i a lf o rs p ew a sp r e p a r e d w h i c hw a sac h e m i c a l l ym o d i f i e d s i l i c ag e lu s i n gi o n i cl i q u i d 【d n b i m p f 6 t h ei o n i cl i q u i dw a sf i x e do nt h es u r f a c eo f s i l i c ag e l ，w h i c hc a r lg r e a t l yr e d u c et h el o s so fi o n i c l i q u i dd u r i n ge x t r a c t i o n f i r s t l y , a l k y lo fe p o x ys i l i c o n ew a ss y n t h e s i z e dw i t hs i l i c ag e l ( a sac a r r i e r ) ，a n dk h 5 5 0 ( a s s i l a n e c o u p l i n ga g e n t ) ，a n d t h e ni o n i c l i q u i d s i l i c a g e l w a s p r e p a r e d w i t h 1 , 3 d i ( n b u t y l ) i m i d a z o l i u mh e x a f l u o r o p h o s p h a t e t h es y n t h e t i cp r o d u c tw a si d e n t i f i e d b yi n f r a r e ds p e c t r o s c o p ya n dt h e r m a la n a l y s i s ，a n di t sa d s o r p t i o nc h a r a c t e r i s t i c sf o rl e a d c h e l a t ew e re v a l u a t e d c h a p t e r5 ：an o v e ld e t e r m i n a t i o nm e t h o df o rt r a c el e a dw a sp r o p o s e d ，u s i n gi o n i c l i q u i d m o d i f i e ds i l i c a g e l f o r s o l i d p h a s ee x t r a c t i o nc o m b i n e dw i t hf l a m ea t o m i c a b s o r p t i o ns p e c t r o m e t r y t h ee f f e c t so fs a m p l ep h ，s a m p l ev o l u m e ，f l o wr a t e ，e l u e n tt y p e ， c o n c e n t r a t i o n ，v o l u m e ，v e l o c i t ya n dc o e x i s t i n gi o n s ，w e r e s t u d i e d t h e a n a l y t i c a l p e r f o r m a n c eo ft h em e t h o dw a se v a l u a t e d u n d e rt h eo p t i m i z e dc o n d i t i o n sa n du s i n g lo o m ls a m p l es o l u t i o n ，t h el i m i to fd e t e c t i o n ( l o d ) w a s0 0 3 6 i t g l ，t h er e l a t i v e s t a n d a r dd e v i a t i o n ( r s d ) w a s3 5 ，a n dt h ee n r i c h m e n tf a c t o rw a s5 0 t h em e t h o d w a s s u c c e s s f u l l ya p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no ft r a c el e a di nt a pw a t e r , b e e r ，b e v e r a g e sa n d w i t hs a t i s f a c t o r yr e s u l t s k e y w o r d s ：l e a d ；i o n i cl i q u i d ；l i q u i d - l i q u i de x t r a c t i o n ；s o l i dp h a s ee x t r a c t i o n ；f l a m e a t o m i ca b s o r p t i o ns p e c t r o m e t r y i v c o n t e n t s 篁! = = 皇= 皇詈暑皇詈詈詈詈暑= 鼍一 i i m i i = 皇皇! 詈詈= ! ! = 鼍皇暑皇暑暑皇詈! 詈墨= 暑= 皇! 暑詈詈詈皇皇詈詈= = 暑詈= = 暑詈詈詈葛詈暑詈兰宣皇 c o n t e n t s a b s t r a c ti nc h i n e s e i a b s t r a c ti ne n g l i s h 一i i i c o n t e n t si nc h i n e s e v c o n t e n t si ne n g l i s h i x c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1 1a ni n t r o d u c t i o nt ot h eh a r m sa n dt h ed e t e c t i o nm e t h o d so fl e a d 1 1 1 1t h eh a z a r d so f h e a v ym e t a ll e a d 1 1 1 2m e t h o d sf o rd e t e c t i o no fl e a d 。2 1 2i o n i cl i q u i da n di t sa p p l i c a t i o n 4 1 2 1d e f i n i t i o no fi o n i cl i q u i d 4 1 2 2t h eh i s t o r ya n dr e s e a r c hs t a t u so fi o n i cl i q u i d 4 1 2 3k i n d sa n dc h a r a c t e r i s t i co fi o n i cl i q u i d 5 1 2 4a p p l i c a t i o no fi o n i cl i q u i di ns e p a r a t i o na n dp r e c o n c e n t r a t i o n 6 1 2 5o u t l o o k 8 1 3l i q u i d - l i q u i de x t r a c t i o na n di t sa p p l i c a t i o n 9 1 3 1t l l et h e o r yo f l i q u i d - l i q u i de x t r a c t i o n 9 1 3 2k i n d so fl i q u i d - l i q u i de x t r a c t i o n 9 l - 3 3c h o i c eo f c h e l a t i n ge x t r a c t i o nc o n d i t i o n s 1 0 1 3 4o u t i o o k 1l 1 4s o l i d s p h a s ee x t r a c t i o na n di t sa p p l i c a t i o n 11 1 4 1t h ei n t r o d u c t i o no fs o l i d s p h a s ee x t r a c t i o n 11 1 4 2t h e t h e o r yo f s o l i d s p h a s ee x t r a c t i o n 1 2 1 4 3c h a r a c t e r i s t i c so f s o l i d s p h a s ee x t r a c t i o n 1 2 1 4 4a p p l i c a t i o n so f s o l i d - s p h a s ee x t r a c t i o n 1 3 1 4 5o u t l o o k 1 4 1 5t h ec o n t e n t so f t h i sd i s s s e r t a t i o n15 广东工业大学硕士学位论文 c h a p t e r2m i c r o w a v e - a s s i s t e ds y n t h e s i sa n dc h a r a c t e r i z a t i o no f1 ，3 一d i ( u b u t y l ) i m i d a z o l i u mh e x a n u o r o p h o s p h a t ei o n i cl i q u i d - 16 2 1i n t r o d u c t i o n 16 2 2r e a g e m sa n da p p a r a t u s 16 2 2 1r e a g e n t s 16 2 2 2a p p a r a t u s 17 2 3e x p e r i m e n t a lp r o c e d u r e 17 2 3 1m i c r o w a v e a s s i s t e ds y n t h e s i so f ( d n b i m b r ) 1 7 2 3 2m i c r o w a v e a s s i s t e ds y n t h e s i so f ( d n b i m p f 6 ) 17 2 4r e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 18 2 4 1f t - i ra n a l y s i so f s y n t h e t i c ( d n b i m p f 6 ) 18 2 4 21 h n m r a n a l y s i so f s y n t h e t i c ( d n b i m p f 6 】) 1 9 2 4 31 3 c n m ra n a l y s i so fs y n t h e t i c d n b i m p f 6 】) 21 2 4 4e l e m e n ta n a l y s i so fs y n t h e t i c ( d n b i m p f 6 ) 2 2 2 4 5h p l ca n a l y s i so fs y n t h e t i c ( d n b i m p f 6 ) 2 3 2 5c o n c l u s i o n s 2 3 c h a p t e r3d e t e r m i n a t i o no ft r a c el e a di nw a t e ru s i n g ( d n b i m l 【p f 6 ) - b a s e d l i q u i d l i q u i de x t r a c t i o na n df l a m e a t o m i ca b s o r p t i o ns p e c t r o m e t r y 一2 4 3 1i n t r o d u c t i o n 2 4 3 2r e a g e n t sa n da p p a r a t u s 2 5 3 2 1 r e a g e n t s 2 5 3 2 2a p p a r a t u s 2 5 3 3w o r k i n gc o n d i t i o n so f f a a s 2 5 3 4e x p e r i m e n t a l 2 6 3 5r e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 2 6 3 5 1e f f e c to fs a m p l ep ho ne x t r a c t i o nr e c o v e r y 2 6 3 5 2e f f e c to f v o l u m eo f 【d n b i m p f 6 】o ne x t r a c t i o nr e c o v e r y 2 7 3 5 3e f f e c to f d k h i z o n ev o l u m eo ne x t r a c t i o nr e c o v e r y 2 8 3 5 4e f f e c to fi n t e r f e r e n c eo fc o e x i s t i n gi o n so ne x t r a c t i o nr e c o v e r y 2 9 3 5 5r e g e n e r a t i o na n dr e p e a t e du s e o f 【d n b i m 【p f 6 】2 9 x c o n t e n t s 3 5 6a n a l y t i c a lp e r f o r m a n c eo f t h em e t h o d 3 0 3 5 7t h ed e t e r m i n a t i o no fl e a di nw a t e rs a m p l e s 31 3 6c o n c l u s i o n s 31 c h a p t e r4p r e p a r a t i o n ，c h a r a c t e r i z a t i o na n da d s o r p t i o nc h a r a c t e r i s t i c si o n i cl i q u i d b o n d i n gs i l i c ag e l 3 2 4 1i n t r o d u c t i o n 3 2 4 2r e a g e n t sa n da p p a r a t u s 3 2 4 2 1r e a g e n t s 3 2 4 2 2a p p a r a t u s 3 3 4 3p r e p a r a t i o no fi o n i cl i q u i db o n d i n gs i l i c ag e l 3 3 4 3 1s i l i c ag e la c t i v a t i o n 3 3 4 3 2t h ep r e p a r a t i o no f s i l i c o na l k y l a t i o ns i l i c ag e l 3 3 4 3 3t h ep r e p a r a t i o no f d n b i m p f 6 一m o d i f i e ds i l i c a 3 4 4 4r e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 3 4 4 4 1f t - 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