一种原位和定量采集环境中游离态Pb(Ⅱ)离子的方法技术

一种原位和定量采集环境中游离态Pb(II)离子的方法，涉及一种金属离子的环境监测方法，包括：（1）一种能够渗透被监测物质的扩散膜；（2）在膜的内侧含有对游离态Pb(II)离子有特异性结合能力的Pb(II)离子印迹材料。在一定时间内，利用待测体系中游离态Pb(II)离子在扩散膜的扩散作用，使游离态Pb(II)离子进入到扩散膜的内侧；进入到扩散膜的内侧的游离态Pb(II)离子，立即被Pb(II)离子印迹材料所结合，从而在扩散膜内外形成一个恒定的扩散梯度，扩散膜内侧Pb(II)离子印迹材料所累积的量与待测体系游离态Pb(II)离子的浓度和采集时间呈线性关系，从而达到原位和定量采集环境体系中游离态Pb(II)离子的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种原位和定量采集环境中游离态Pb(Ⅱ)离子的方法
本专利技术涉及一种金属离子的环境监测方法，特别是涉及一种原位和定量采集环境中游离态Pb()离子的方法。
技术介绍
铅是一种严重危害人类健康的重金属元素，可影响神经、造血、消化、泌尿、心血管、生殖、骨骼等各类器官，主要的靶器官是神经系统和造血系统，更为严重的是它影响婴幼儿的生长和智力发育，损伤认知功能、神经行为和学习记忆等脑功能，严重者造成痴呆。对于儿童，学术界已经确认，只要血铅水平超过0.1mg/L，不管有没有临床症状、体征，都可以确诊为儿童铅中毒，铅中毒会导致智力下降，出现学习障碍。人体中的铅主要来源食物和生存的环境，自然环境中铅水平的高低，与人体中的铅水平的高低有直接关系。目前国家标准的方法是通过测量环境中铅的总量来评价环境中铅水平的高低。然而，铅在不同介质环境中以不同物理化学形态存在，而铅存在的形态对铅的地球化学过程和生物效应的影响往往比总浓度更为重要。有关研究证明，铅形态决定其生物吸收和生物毒性，采用铅的总浓度作为其毒性效应和允许浓度的评价标准往往会高估其毒害效应。因此环境介质中铅的研究重点已从总量测定转移至形态分析。周所周知，游离态铅与铅的毒性效应有直接的相关性，自然环境中游离态的铅浓度越高，其对动植物的毒性效应就越大，建立游离态Pb()离子的监测技术极为重要。环境监测是环境保护工作中的一个重要环节，可以反映环境质量现状及发展趋势，在控制污染、保护环境方面起着非常重要的作用。人们对环境的认知在很大程度上取决于环境分析监测的水平。与常规分析不同，环境分析对样品的采集提出了更高的要求，样品要具有代表性和有效性。目前尚未建立起对游离态重金属准确采集和监测的技术，本专利技术公开的一种准确定量采集环境中游离态Pb()离子的新方法能够准确、及时、全面地反映环境中游离态Pb()离子的环境信息。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种原位和定量采集环境中游离态Pb()离子的方法，该方法利用待测体系中游离态Pb(II)离子在扩散膜的扩散作用，使游离态Pb(II)离子进入到扩散膜的内侧；进入到扩散膜的内侧的游离态Pb(II)离子，从而在扩散膜内外形成一个恒定的扩散梯度，从而达到原位和定量采集环境体系中游离态Pb(II)离子的目的。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种原位和定量采集环境中游离态Pb()离子的方法，所述方法包括以下：一种能够对游离态Pb()有特异性结合的Pb()离子印迹材料；能够使游离态Pb()离子渗透的具有一定孔径的扩散膜；对游离态Pb()离子有特异性结合的Pb()离子印迹材料与被测环境体系被扩散膜分开；在环境体系中放置一定时间；对游离态Pb()有特异性结合的离子印迹材料的合成包括：含有伯氨基的硅烷和乙醛酸或丙酮酸或2-吡啶甲醛或2-噻吩甲醛按摩尔比1:1在乙醇溶液中混合，50℃恒温反应，形成含有Schiff碱功能基团的硅烷;然后含有Schiff碱功能基团的硅烷再与Pb()离子作用形成螯合物，采用水热方式使其充分反应；将正硅酸乙酯与水混合，用盐酸调节pH=2，形成均一溶液后，与含有Pb()离子螯合物硅烷溶液混合，加入氨水调节pH值在6-8范围内，形成凝胶，老化48h后，产物过滤，先用乙醇洗涤，然后在1mol/L盐酸溶液中搅拌浸泡除去Pb()离子，过滤，用NaHCO3溶液洗涤至pH=7，再用蒸馏水洗涤固体，即得到具有一定粒度范围的Pb()离子印迹材料；其扩散膜包括醋酸纤维素膜、硝酸纤维素膜、混合纤维素膜、聚醚砜膜、聚砜膜、亲水偏氟膜、尼龙膜、氧化铝膜；其环境体系包括天然淡水、天然矿化水、污水、饮用水、回用水、生物体内水、沉积物、土壤。所述的一种原位和定量采集环境中游离态Pb()离子的方法，所述采用水热方式为120℃加热24h，与含有Pb()离子螯合物硅烷溶液混合，搅拌20min，所述的一种原位和定量采集环境中游离态Pb()离子的方法，所述扩散膜孔径小于等于0.22μm。所述的一种原位和定量采集环境中游离态Pb()离子的方法，所述放置时间为从1小时到1年。所述的一种原位和定量采集环境中游离态Pb()离子的方法，所述对游离态Pb()有特异性结合的Pb()离子印迹材料的用量，为每个装置1-300mg。所述的一种原位和定量采集环境中游离态Pb()离子的方法，所述伯氨基的硅烷包括3-氨基丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、脲丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅、N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅。所述的一种原位和定量采集环境中游离态Pb()离子的方法，所述游离态Pb()有特异性结合的离子印迹材料的粒度范围，在1-100μm范围内。附图说明图1为本专利技术装置示意图。具体实施方式下面结合附图所示实施例，对本专利技术作进一步详述。图1为本专利技术装置示意图：1-保护膜；2-扩散膜；3-对游离态Pb(II)离子有特异性结合的Pb(II)离子印迹材；4-塑料或聚四氟乙烯支撑体；5-塑料或聚四氟乙烯支撑体。本专利技术通过惰性的扩散膜控制Pb()的交换过程，并利用装置内对游离态Pb()离子具有特异性结合和富集作用的Pb()离子印迹材料实现的单向扩散，从而实现对游离态Pb()离子的定量采集。以Fick’s第一扩散定律为理论基础。对游离态Pb()离子具有特异性结合的Pb()离子印迹材料被厚度为⊿g的扩散膜与本体溶液分开。而离子的传输仅仅通过面积为A的扩散膜进行。在时间t内，游离态Pb()离子从扩散膜扩散到其具有特异性结合的的扩散量(M)可以表达为：M=D·Cb·t·A/⊿g(Eq.1)扩散到对游离态Pb()离子具有特异性结合的Pb()离子印迹材料的离子总量M可以通过定量分析方法（如FASB，ICP-MS）测定得到，所以本体溶液中游离态Pb()离子浓度则可定量的表达为：Cb=M·⊿g/D·t·A(Eq.2)Eq.2通常被用于计算本体溶液的浓度。M可通过测量得到，⊿g，A，t均为可测量的量，D是在一定温度下游离态Pb()离子在水中的扩散系数。在常规应用中，在一定温度下，⊿g，A，t，D均是常数。M与Cb形成函数关系。本方法中对游离态Pb()离子具有特异性结合能力的物质是利用印迹技术制备的Pb()离子印迹材料。在印迹技术中,当游离态Pb()离子与带官能团的功能硅烷接触时会形成多重作用点，聚合过程中这种作用就会被记忆下来，当游离态Pb()离子去除后，聚合物中就形成了与游离态Pb()离子印迹材料空间构型相匹配的具有多重作用位点的空穴，这样的空穴将对游离态Pb()离子具有选择识别特性。而在环境中存在多种形态的Pb()，如吸附交换态的Pb()、碳酸盐结合态的Pb()、铁锰氧化物结合态的Pb()、有机结合态的Pb()，这些形态的铅由于与Pb()离子印迹材料中留下的游离态Pb()离子空穴的大小不相匹配。不能被Pb()离子印迹材料所结合，只有与Pb()离子印迹材料中留下的空穴的大小相匹配的游离态Pb()离子才能被结合。所制备对游离态Pb()离子具有特异性结合能力的Pb()离子印迹材料的特点是能够快速结合和富集游离态Pb()离子，而对其他形态的Pb()不具有结合能力，虽然各种可溶形态Pb()均能通过扩散膜，但是Pb()离子印迹材料只能结合游离态Pb()离子，使得扩散膜与Pb()离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原位和定量采集环境中游离态Pb(????????????????????????????????????????????????)离子的方法，其特征在于，所述方法包括以下：一种能够对游离态Pb()有特异性结合的Pb()离子印迹材料；能够使游离态Pb()离子渗透的具有一定孔径的扩散膜；对游离态Pb()离子有特异性结合的Pb()离子印迹材料与被测环境体系被扩散膜分开；在环境体系中放置一定时间；对游离态Pb()有特异性结合的离子印迹材料的合成包括：含有伯氨基的硅烷和乙醛酸或丙酮酸或2?吡啶甲醛或2?噻吩甲醛按摩尔比1:1在乙醇溶液中混合，50℃恒温反应，形成含有Schiff?碱功能基团的硅烷;?然后含有Schiff?碱功能基团的硅烷再与Pb()离子作用形成螯合物，采用水热方式使其充分反应；将正硅酸乙酯与水混合，用盐酸调节pH=2，形成均一溶液后，与含有Pb()离子螯合物硅烷溶液混合，加入氨水调节pH值在6?8范围内，形成凝胶，老化48?h后，产物过滤，先用乙醇洗涤，然后在1?mol/L盐酸溶液中搅拌浸泡除去Pb()离子，过滤，用NaHCO3溶液洗涤至pH=7，再用蒸馏水洗涤固体，即得到具有一定粒度范围的Pb()离子印迹材料；其扩散膜包括醋酸纤维素膜、硝酸纤维素膜、混合纤维素膜、聚醚砜膜、聚砜膜、亲水偏氟膜、尼龙膜、氧化铝膜；其环境体系包括天然淡水、天然矿化水、污水、饮用水、回用水、生物体内水、沉积物、土壤。2013105650707100001dest_path_image001.jpg,911655dest_path_image001.jpg,543625dest_path_image001.jpg,382137dest_path_image001.jpg,427453dest_path_image001.jpg,947296dest_path_image001.jpg,433773dest_path_image001.jpg,521814dest_path_image001.jpg,975798dest_path_image001.jpg,299332dest_path_image001.jpg,702632dest_path_image001.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种原位和定量采集环境中游离态Pb(II)离子的方法，其特征在于，所述方法包括以下：一种能够对游离态Pb(II)有特异性结合的Pb(II)离子印迹材料；能够使游离态Pb(II)离子渗透的具有一定孔径的扩散膜；对游离态Pb(II)离子有特异性结合的Pb(II)离子印迹材料与被测环境体系被扩散膜分开；在环境体系中放置一定时间；对游离态Pb(II)有特异性结合的离子印迹材料的合成包括：含有伯氨基的硅烷和乙醛酸或丙酮酸或2-吡啶甲醛或2-噻吩甲醛按摩尔比1:1在乙醇溶液中混合，50℃恒温反应，形成含有Schiff碱功能基团的硅烷；然后含有Schiff碱功能基团的硅烷再与Pb(II)离子作用形成螯合物，采用水热方式使其充分反应；将正硅酸乙酯与水混合，用盐酸调节pH=2，形成均一溶液后，与含有Pb(II)离子螯合物硅烷溶液混合，加入氨水调节pH值在6-8范围内，形成凝胶，老化48h后，产物过滤，先用乙醇洗涤，然后在1mol/L盐酸溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：范洪涛，阎峰，孙挺，
申请(专利权)人：沈阳化工大学，
类型：发明
国别省市：