环境污染物的检测及去除研究

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由于各种有机物在工业和生活中的广泛应用,越来越多的有机物成为持久性污染物残留在环境中,如全氟化合物(PFCs)、多环芳烃(PAHs)及染料等。这些污染物具有环境持久性、生物累积性及高毒性,对人类和生态环境造成了严重影响,因此它们的检测、去除是保障环境健康可持续发展的重要前提。这些污染物在环境中大多痕量存在,因此发展高灵敏、准确方法,包括样品前处理及仪器分析方法,至关重要。为了应对日益增多的污染物,发展有效的修复和去除技术是目前环境领域的热门课题。本研究针对持久性污染物的检测和去除,发展了相关的高效分析检测方法及吸附去除技术,主要内容包括以下几个部分:1.本章建立了一种快速、高效、环保的分析水中全氟羧酸(PFCAs)的方法。该方法通过氯甲酸异丁酯对水中PFCAs进行衍生化,然后对衍生物进行分散液液微萃取(DLLME),气相色谱-质谱联用进行定量分析。在最优条件下,PFCAs的线性范围为1-1000 ng mL-1,相关系数良好(r>0.9905)。检测限和定量限分别为0.9-3.0 ng mL-1和2.7-9.0 ng mL-1。方法重现性好,日内和日间相对标准差(RSDs)分别3.4%-14.6%和3.5%-17.2%。该方法成功应用于多种河流和湖泊水体中PFCAs的检测,测定浓度为8.47-150.14 ng mL-1。2.本章以疏水性三聚氰胺泡棉(HMF)作为液液微萃取(LLME)中疏水性溶剂载体。HMF具有超轻、可压缩和疏水性的三维网状结构,作为溶剂载体具有如下优点:HMF相对开放的结构使萃取相与样品溶液具有较大的接触面积,有助于提高萃取效率;简单压缩HMF即可方便地收集萃取相;HMF可重复使用,绿色环保。采用HMF-LLME结合GC-MS测定环境水样中的PAHs。在最优条件下,该方法线性范围为0.01-50.00 ng mL-1,相关系数良好(r>0.99),检测限低(0.4-3.0 pg mL-1),精密度高,日内和日间RSDs分别为6.1%–13.7%和5.3%–15.0%。HMF在10次循环使用后仍保持良好的性能,显示了优异的可重复使用性。在分析实际水样中PAHs时,本实验提出的HMF-LLME方法与US EPA方法提供了相当的测定结果,表明HMF-LLME方法的准确性,并且操作更方便,有机溶剂消耗少以及成本低。3.本章制备了一种具有多级孔结构的氧化石墨烯包裹大孔硅胶的复合材料(FT-SiO2@GO),并将其用于吸附去除水中亚甲基蓝(MB)。在负载GO后,FT-SiO2@GO仍然具有较高的比表面积和贯穿大孔,对MB的吸附能力和吸附速率优于氧化石墨烯包裹商业介孔硅胶的复合材料(A-SiO2@GO)。吸附动力学遵循伪二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型和Freundlich模型。FT-SiO2@GO对MB的最大吸附量为404.60 mg g-1,高于许多先前报道的吸附剂。高吸附量主要是由于大量含氧官能团和相互连接的三维多级孔结构的协同作用。此外,制备的FT-SiO2@GO可以有效地再生和重复使用。FT-SiO2@GO吸附剂在废水处理中具有广阔的应用前景。
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