[發明專利]原位定量采集水、沉積物、土壤環境中游離態Cd(Ⅱ)離子的方法

有效

• 申請號: 201310565171.4
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103592166A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 范洪濤;閻峰;孫挺
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

技術領域

本發明涉及一種金屬離子的環境監測方法，特別是涉及一種原位定量采集水、沉積物、土壤環境中游離態Cd(???????????????????????????????????????????????)離子的方法。

背景技術

重金屬污染是對環境污染最嚴重和對人類危害最大的污染。重金屬離子種類繁多、處理難度大、化學性質穩定、不容易被微生物降解，通過生物鏈富集，對動植物的毒性作用大。因此，對環境中重金屬離子的監測具有重要意義。

鎘是一種嚴重危害人類健康的重金屬元素，鎘離子被人體吸收后，在體內形成鎘蛋白，選擇性的蓄積在腎、肝，其中腎臟可以寄售進入人體內近1/3的鎘，是鎘中毒的“靶器官”。其他臟器如脾、胰、甲狀腺和毛發等也有一定量的蓄積，鎘在體內可與含羥基、氨基、硫基的蛋白質分子結合，使許多酶系統受到抑制，影響肝、腎器官中的酶系統的功能的正常運作。鎘中毒的典型癥狀是腎功能受破壞，腎小管對低分子蛋白再吸收功能發生障礙，糖、蛋白質代謝紊亂，引發尿蛋白癥，糖尿病;?鎘進入呼吸道可引起肺炎、肺氣腫；作用于消化系統則引起腸胃炎；鎘中毒者常常伴有貧血；骨骼中有過量鎘積累會使骨骼軟化、變形、骨折、萎縮；鎘中毒也會引起癌癥。

環境化學家認為鎘的生物毒性不僅與其總量有關，更大程度上由其形態分布決定，不同形態的鎘會產生不同的環境效應，研究鎘的活性形態及其影響已成為熱點之一。眾所周知，游離態鎘與鎘的毒性效應有直接的相關性，自然環境中游離態的鎘濃度越高，其對動植物的毒性效應就越大，建立游離態Cd()離子的監測技術極為重要。

環境監測是環境保護工作中的一個重要環節，可以反映環境質量現狀及發展趨勢，在控制污染、保護環境方面起著非常重要的作用。人們對環境的認知在很大程度上取決于環境分析監測的水平。與常規分析不同，環境分析對樣品的采集提出了更高的要求，樣品要具有代表性和有效性。目前尚未建立起對游離態重金屬鎘的原位定量采集和監測的技術，本發明公開的一種原位定量采集環境中游離態Cd()離子的新方法能夠準確、及時、全面地反映環境中游離態Cd()離子的環境信息。

發明內容

本發明的目的在于提供一種原位定量采集水、沉積物、土壤環境中游離態Cd()離子的方法，該方法通過惰性的擴散膜控制Cd()的交換過程，并利用裝置內對游離態Cd()離子具有特異性結合和富集作用的Cd()離子印跡材料實現的單向擴散，從而達到定量采集水環境、沉積物環境和土壤環境中游離態Cd(II)離子的目的。

????原位定量采集水、沉積物、土壤環境中游離態Cd()離子的方法，所述方法包括以下條件：一種能夠對游離態Cd()有特異性結合的Cd()離子印跡材料；能夠使游離態Cd()離子滲透的具有一定孔徑的擴散膜；對游離態Cd()離子有特異性的Cd()離子印跡材料與被測環境體系被擴散膜分開；在環境體系中放置一定時間；所述對游離態Cd()有特異選擇性結合的離子印跡材料的合成：含有伯氨基的硅烷和乙醛酸或丙酮酸或2-吡啶甲醛或2-噻吩甲醛按摩爾比1:1在乙醇溶液中混合，形成含有Schiff?堿功能基團的硅烷;?然后含有Schiff?堿功能基團的硅烷再與Cd()離子作用形成螯合物，采用水熱方式使其充分反應；將正硅酸乙酯與水按混合，用鹽酸調節pH=2，形成均一溶液后，與含有Cd()離子螯合物硅烷溶液混合，加入氨水調節pH值在6-8范圍內，形成凝膠，產物過濾，先用乙醇洗滌，然后在1?mol/L鹽酸溶液中攪拌浸泡除去Cd()離子，過濾，用NaHCO₃溶液洗滌至pH=7，再用蒸餾水洗滌固體，即得到具有一定粒度范圍的Cd()離子印跡材料；其擴散膜包括醋酸纖維素膜、硝酸纖維素膜、混合纖維素膜、聚醚砜膜、聚砜膜、親水偏氟膜、尼龍膜、氧化鋁膜、玻璃膜；其環境體系，包括天然淡水、天然礦化水、污水、飲用水、回用水、生物體內水、沉積物、土壤。

所述的原位定量采集水、沉積物、土壤環境中游離態Cd()離子的方法，所述混合溫度為50℃恒溫反應，形成含有Schiff?堿功能基團的硅烷；水熱方式為120℃加熱24?h，使其充分反應；與含有Cd()離子螯合物硅烷溶液混合，為攪拌20?min。

所述的原位定量采集水、沉積物、土壤環境中游離態Cd()離子的方法，所述擴散膜，其孔徑小于等于0.22?μm。

所述的原位定量采集水、沉積物、土壤環境中游離態Cd()離子的方法，所述放置時間從1小時到1年。