專利名稱：一種針對水體中陰離子型極性有機污染物的被動采樣技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以陰離子交換樹脂為接受相，用于采集監(jiān)測水體中痕量陰離子型極性有機污染物的被動采樣新裝置及樣品處理技術(shù)。
背景技術(shù)：
環(huán)境水體中的全氟化合物對人類健康和環(huán)境生態(tài)具有破壞作用，為滿足環(huán)境立法要求、保障人類健康和環(huán)境生態(tài)，必須對環(huán)境水體中該類污染物進行檢測。現(xiàn)場采樣后帶回實驗室進行富集分析是傳統(tǒng)環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測最常用的方法。然而傳統(tǒng)主動采樣監(jiān)測方法受到 諸多限制，如步驟繁瑣、費用昂貴，且分析結(jié)果只能代表瞬間情況，不適合對濃度隨時間變化較大的污染物進行監(jiān)測，對于突發(fā)性污染事故容易漏檢等。被動采樣技術(shù)可以在不影響母體溶液濃度的前提下收集被監(jiān)測的目標(biāo)物質(zhì)，因而可以避免傳統(tǒng)主動采樣監(jiān)測方法中存在的上述問題，根據(jù)不同的采集器結(jié)構(gòu)設(shè)計，積累在采集器中的污染物的濃度可以真實反映出其在被測體系中的平衡濃度或者是時間平均濃度。被動采樣技術(shù)在污染物的監(jiān)測和環(huán)境過程研究中具有良好的應(yīng)用前景，但目前的被動采樣裝置多是為采集非極性有機污染物或重金屬類污染物而設(shè)計的，針對極性有機污染物的被動采樣技術(shù)研究則并不多見。國外有研究者建立了以N-乙烯吡咯烷酮-二乙烯苯共聚物為接受相的針對極性藥物和有機氯農(nóng)藥的被動采樣裝置，這類被動采樣器應(yīng)用反相原理對水體中的極性和非極性有機污染物進行采集，但成本較為高昂，且僅在少數(shù)極性污染物的被動采樣研究中有所報道。目前，以離子交換機理開發(fā)的陰離子型有機污染物被動采樣技術(shù)尚無報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種以陰離子交換樹脂為接受相的被動采樣裝置及其樣品處理技術(shù)，從而實現(xiàn)水環(huán)境中陰離子型極性有機污染物的低成本有效被動采樣監(jiān)測。本發(fā)明提供的陰離子型極性有機污染物被動采樣器結(jié)構(gòu)如下固相吸附劑置于兩層聚醚砜膜之間。聚醚砜膜作為吸附劑和環(huán)境之間的一個半滲透性屏障，可允許親水性有機物通過，從而能被吸附劑所吸附，同時截留顆粒物、有機體和橫截面直徑大于IOOnm的大分子。兩層聚醚砜膜通過有機玻璃法蘭盤、硅膠墊和螺釘、螺母密封固定，以防止接受相損失。該被動采樣裝置具體參數(shù)和使用以及樣品處理方式如下I、采樣器所用接受相為南開大學(xué)化工廠生產(chǎn)的二甲基氨甲基/苯乙烯系弱陰離子交換樹脂，樹脂顆粒比表面積為500-550m2/g。該樹脂的功能基團二甲基氨甲基能有效地與羧基和磺酸基結(jié)合，從而對該類目標(biāo)物質(zhì)進行有效吸附。樹脂在使用前先進行預(yù)處理，具體處理方法如下將樹脂填柱，依次用去離子水，lmol/L HC1，去離子水和lmol/L KOH淋洗，酸和堿的量均為2倍樹脂體積，如此重復(fù)三次。再用2倍體積的甲醇連續(xù)淋洗3次。將樹脂烘干，保存?zhèn)溆谩?、采樣器所用聚醚砜膜片直徑為47mm。膜片預(yù)處理方法如下將膜片置于一定體積甲醇中浸泡，甲醇體積和膜片數(shù)量的比為20mL/膜，24小時后將墊片轉(zhuǎn)移至相同體積新的甲醇溶液中，并于24小時后取出晾干，用甲醇沖洗過的鋁箔包裹，冷藏備用。3、采樣器所用有機玻璃環(huán)狀法蘭盤外徑70_，內(nèi)徑37_，盤片厚度3_，采樣器有效表面積13. 69cm2 (如圖I所示)。法蘭盤的預(yù)處理方式如下法蘭盤分別用自來水和超純水沖洗3次，去除表面雜質(zhì)后用甲醇沖洗，晾干后用鋁箔包裹備用。采樣器所用硅膠墊片外徑70mm,內(nèi)徑37mm,墊片厚度1_。娃膠墊片的預(yù)處理方式如下墊片分別用自來水和超純水沖洗3次后，置于含50%甲醇的水溶液中浸泡，24小時后將墊片轉(zhuǎn)移至純甲醇溶液中，并于24小時后取出晾干，用甲醇沖洗過的鋁箔包裹，冷藏備用。4、稱量30mg (干重)弱陰離子交換樹脂，置于兩層聚醚砜膜片之間，并采用硅膠墊片和法蘭盤使膜片固定。法蘭盤、墊片、聚醚砜膜和樹脂所組成的被動采樣裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。將該裝置懸掛于所要進行被動采樣監(jiān)測的水體中，即可實現(xiàn)對水體中陰離子型極性有機污染物的被動采樣監(jiān)測。 5、洗脫對采樣器接受相上采集的陰離子型目標(biāo)化合物進行洗脫時發(fā)現(xiàn)，僅用甲醇作為洗脫劑，回收率較低。對于弱陰離子的洗脫，往往在溶劑中加入一定量酸或堿以改善洗脫效果，因此在選擇甲醇作為基本洗脫劑的基礎(chǔ)上，考查了添加弱酸、強酸、弱堿和強堿后對陰離子型目標(biāo)化合物洗脫效果的影響。通過比較不同洗脫劑的洗脫效果發(fā)現(xiàn)，含0.5%KOH的甲醇溶液作為洗脫液具有良好的洗脫效果。以化合物全氟辛酸和全氟辛磺酸為例，含
0.5% KOH的甲醇對此2種目標(biāo)化合物的3次洗脫回收率可達88%以上。


圖I被動采樣裝置固定用法蘭盤示意2被動采樣裝置結(jié)構(gòu)示意3被動采樣裝置在7日內(nèi)對水溶液中全氟丁酸(PFBA，濃度5 U g/L)的采集效果圖4被動采樣裝置在7日內(nèi)對水溶液中全氟己磺酸(PFHxS，濃度5 U g/L)的采集效果
具體實施例方式為更好理解本發(fā)明的內(nèi)容，下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但所舉之例并不限制本發(fā)明的保護范圍。實施例I :在4L含有全氟丁酸(PFBA)和全氟己磺酸(PFHxS)濃度分別為5 u g/L的水溶液中，放入I枚陰離子交換樹脂被動采樣裝置，使之懸掛于水溶液中進行被動采樣。12小時后結(jié)束采樣，用清水沖洗采樣器，并將采樣器冷凍干燥以去除殘留水分。凍干后，打開采樣器，將陰離子交換樹脂接受相轉(zhuǎn)移至15mL聚丙烯離心管中，并以含0. 5% KOH的甲醇溶液10mL，于30°C下恒溫振蕩洗脫3次，每次I小時。收集3次洗脫液，氮吹至近干并定容。測得采樣器內(nèi)目標(biāo)化合物的濃度為2. 6 ii g/g (PFBA)和2. 4 y g/g (PFHxS)。實施例2 :在與例I相同的體系中進行24小時的被動采樣實驗。采樣器樣品處理方法與例I相同。測得采樣器內(nèi)目標(biāo)化合物的濃度為5. I u g/g(PFBA)及2. g/g(PFHxS)。實施例3 :在與例I相同的體系中進行48小時的被動采樣實驗。采樣器樣品處理方法與例I相同。測得采樣器內(nèi)目標(biāo)化合物的濃度為10. Oil g/g(PFBA)和3. Oiig/g(PFHxS)。實施例4 :在與例I相同的體系中進行96小時的被動采樣實驗。采樣器樣品處理方法與例I相同。測得采樣器內(nèi)目標(biāo)化合物的濃度為21. Oy g/g(PFBA)和5. g/g(PFHxS)。實施例5 :在與例I相同的體系中進行168小時的被動采樣實驗。采樣器樣品處理方法與例I相同。測得采樣器內(nèi)目標(biāo)化合物的濃度為28. Oy g/g(PFBA)和9. g/g(PFHxS)。以上實施例證表明，在該實驗體系中，到全氟丁酸(PFBA)數(shù)量在前4日(96小時)內(nèi)處于線性上升(圖3)，而被動采樣器采集的全氟己磺酸(PFHxS)數(shù)量整體上在7日內(nèi)均呈線性上升趨勢(圖4)。對于這兩種陰離子型極性有機污染物，該被動采樣裝置都能實現(xiàn) 有效采集。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明提供了一種以陰離子交換樹脂為接受相的被動采樣裝置及采樣器樣品處理方法，該裝置和樣品處理方法可用于富集監(jiān)測水體中的陰離子型極性有機污染物。
2.權(quán)利I中的被動采樣器結(jié)構(gòu)為陰離子交換樹脂放置于兩層圓形聚醚砜膜片之間，并以環(huán)狀有機玻璃法蘭盤和硅膠墊對膜片進行固定。
3.權(quán)利2中所述的被動采樣器結(jié)構(gòu)參數(shù)如下 (1)采樣器所用接受相為二甲基氨甲基/苯乙烯系弱陰離子交換樹脂，比表面積為500-550m2/g，單個采樣器使 用的樹脂質(zhì)量為30mg。
(2)采樣器所用聚醚砜圓形膜片直徑為47_。
(3)采樣器所用有機玻璃法蘭盤和硅膠墊片均為外徑70_，內(nèi)徑37_的環(huán)狀形狀，單個法蘭盤片厚度為3_，單個采樣器的有效表面積為13. 69cm2，采樣器表面積和吸附劑的量的比為456cm2/g。
4.權(quán)利I中的采樣器樣品處理方法為使用含強堿的甲醇對采樣器的樹脂接受相進行多次振蕩提取，將多次提取液合并濃縮后進行分析。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以陰離子交換樹脂為接受相的，用于水體中陰離子型極性有機污染物監(jiān)測的被動采樣新裝置及相關(guān)技術(shù)。將陰離子交換樹脂放置于兩層聚醚砜膜片之間，并以環(huán)狀有機玻璃法蘭盤和硅膠墊對膜片進行固定，此裝置可懸掛于水中，對水中溶解的陰離子型極性有機污染物進行被動采集。在被動采樣結(jié)束后，對采樣器進行清洗和冷凍干燥處理，之后將樹脂接受相移出，用含堿的甲醇分次提取，提取液濃縮后進行儀器分析。模擬實驗結(jié)果表明，該采樣裝置能有效采集水溶液中的陰離子型極性有機污染物，以全氟丁酸和全氟己磺酸為例，兩種物質(zhì)在采樣器接受相內(nèi)的濃度在一定周期內(nèi)隨時間線性增加，接受相內(nèi)濃度比水環(huán)境濃度高3～4個數(shù)量級。
文檔編號G01N1/40GK102735500SQ201110083008
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者孫紅文, 張憲忠, 楊璐榕, 楊錦, 汪磊, 王若男 申請人:南開大學(xué)