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薄膜扩散梯度技术富集和检测水中可溶性铜

作　者: 张立佩
导　师: 隋殿鹏
学　校: 东北大学
专　业: 物理化学
关键词: 薄膜扩散梯度技术铜羧甲基纤维素钠聚丙烯酸钠聚苯乙烯磺酸钠
分类号: X832
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

水环境中微量金属的存在形态是影响其生物有效性和毒性的关键因素。水环境中的微量金属主要以游离态金属离子和无机或有机络合形态存在,另外还包括一部分以悬浮颗粒或胶体结合的形态。因此研究微量金属存在形态的浓度与生物效应间的相关关系,并根据化学形态分析结果预测环境中微量金属对生物体的毒性,进而为使用相对简便和易重复的化学方法取代生物实验这一目标提供热力学和动力学依据。用于区分微量金属形态、预测微量金属毒性的方法有多种。薄膜扩散梯度技术(DGT)提供了一种原位测定金属有效态的新方法。本文以醋酸纤维渗析膜(CDM)为扩散相,选用羧甲基纤维素钠(CMC)、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)、聚丙烯酸钠(PAAS)三种与铜有不同配位能力的溶液为结合相,用自制的DGT装置对水溶液中的可溶性铜进行了富集和测量测定了Cu2+在配制水中的扩散系数以及CMC、PSS、PAAS与Cu(Ⅱ)的条件稳定常数,进行了实验条件(pH、温度、离子强度、流速)的优化和选择性实验分析,考察了EDTA和富里酸(FA)有机配体与Cu(Ⅱ)在不同配比条件下,不同结合相对DGT技术富集和测量有效态铜浓度的影响。实验表明CDM-CMC-DGT、CDM-PSS-DGT和CDM-PAAS-DGT均可定量地富集和检测水中可溶性铜,不同配位能力的结合相所富集的有效态铜浓度有着明显的差别,并且DGT对有效态铜的富集和测定与结合相的配位能力呈正相关关系。不同结合相检测到的有效态Cu(Ⅱ)的浓度是不同的,使得用化学方法取代生物测试方法成为可能。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-33
  1.1 重金属对环境的污染及危害  11-13
    1.1.1 重金属的污染源  11-12
    1.1.2 重金属污染的危害  12-13
  1.2 重金属铜的污染  13-15
    1.2.1 铜的环境化学性质和生理作用  13-14
    1.2.2 铜对水体的污染  14
    1.2.3 铜对人体的危害  14-15
  1.3 金属形态的测定方法  15-19
    1.3.1 阳极溶出伏安法  16
    1.3.2 离子交换树脂法  16
    1.3.3 离子选择性电极法  16-17
    1.3.4 膜滤方法  17
    1.3.5 计算方法  17
    1.3.6 离子色谱技术  17-18
    1.3.7 荧光猝灭法  18
    1.3.8 薄膜扩散梯度技术  18
    1.3.9 其它方法  18-19
  1.4 薄膜扩散梯度技术(DGT)  19-33
    1.4.1 DGT装置的构造  19-20
    1.4.2 DGT采样装置的组成  20-24
    1.4.3 DGT技术的原理  24-29
    1.4.4 DGT技术的应用  29-30
    1.4.5 DGT技术的优点  30
    1.4.6 研究目的和创新性  30-33
第2章实验部分  33-41
  2.1 实验仪器与试剂  33-34
    2.1.1 仪器装置  33
    2.1.2 实验试剂及配制  33-34
  2.2 醋酸纤维渗析膜的预处理、结合相的纯化和浓度优化  34-35
    2.2.1 醋酸纤维渗析膜的预处理  34-35
    2.2.2 结合相的纯化  35
    2.2.3 结合相浓度优化  35
  2.3 DGT技术测量不含竞争性配体水中Cu~(2+)浓度及DGT性能研究  35-37
    2.3.1 Cu~(2+)扩散系数的测量  35-36
    2.3.2 配位数的测量——离子选择性电极法  36
    2.3.3 回收率的测定  36-37
    2.3.4 实验条件的优化  37
  2.4 DGT技术测量含竞争性配体水中的有效态铜  37-41
    2.4.1 条件稳定常数的测定  38
    2.4.2 实验条件对富集的影响  38
    2.4.3 DGT装置对Cu(Ⅱ)与EDTA不同配比的配制水中有效态Cu(Ⅱ)的测量  38-39
    2.4.4 DGT技术测量含FA配制水中的有效态Cu(Ⅱ)  39-41
第3章实验结果与讨论  41-65
  3.1 结合相浓度优化  41-42
  3.2 DGT技术测量不含竞争性配体水中Cu~(2+)浓度及DGT性能研究  42-51
    3.2.1 Cu~(2+)扩散系数的测量  42-44
    3.2.2 Cu~(2+)与CMC、PSS和PAAS配合物的配位数测定  44-47
    3.2.3 回收率的测定  47
    3.2.4 实验条件的影响  47-51
    3.2.5 小结  51
  3.3 DGT技术测量含竞争性配体水中的有效态铜  51-65
    3.3.1 条件稳定常数的测定  52-53
    3.3.2 实验条件的影响  53-55
    3.3.3 DGT技术测量含EDTA配制水中有效态铜  55-57
    3.3.4 DGT技术测量含富里酸配制水中有效态铜  57-63
    3.3.5 小结  63-65
第4章总结  65-67
参考文献  67-73
致谢  73

薄膜扩散梯度技术富集和检测水中可溶性铜

内容摘要

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