[發明專利]一種原位定量表征復雜有機物和金屬離子絡合過程的方法

有效

• 申請號: 201810131185.8
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108303388B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 晏明全
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 郭紅燕

本發明提供一種原位定量表征復雜有機物和金屬離子絡合過程的方法。本發明利用紫外?可見光譜儀原位定量表征金屬離子與復雜有機物(天然有機物、有機大分子(包括生物大分子))絡合作用過程。具體步驟包括：制備金屬離子溶液；制備有機物溶液；制備堿溶液；制備酸溶液；儀器準備及校準；掃描光譜檢測；信號提取與數據分析。本發明的方法靈敏度高、操作便捷、應用廣泛，幾乎可以表征所有的金屬離子與復雜有機物絡合過程。

技術領域：

本發明涉及一種原位定量表征復雜有機物和金屬離子絡合過程的新方法，屬于環境保護、水處理、環境監測、地球化學、農學領域。更具體的，涉及一種定量描述金屬離子絡合過程、絡合特性、絡合數量的方法。

背景技術：

金屬離子(尤其是重金屬，Me)的賦存形態、遷移轉化、及毒性效應受天然有機物(NOM)、有機大分子(包括生物大分子)顯著影響。天然有機物、有機大分子(生物大分子)等復雜有機物在環境、生物過程中無處不在，它們與金屬離子絡合，作為載體促進重金屬在環境、生物過程中的遷移和生物吸收。有機物-Me絡合一直是環境、地球化學、農業、生命科學等領域關注的熱點。傳統方法(如陽離子選擇電極、伏安極譜法(ASV、CLE-AdS)、梯度擴散薄膜技術(DGT、DMT)等)通過測定水體中游離態Me濃度，計算總濃度與離子態濃度的差值間接估算絡合態Me的濃度。為滿足測量精度要求，有機物濃度需超過實際環境樣品中濃度水平，樣品需要濃縮提純等預處理，不僅操作復雜，而且僅能用于分析有限的少量金屬元素。三維熒光光譜法因為靈敏度高，光譜信號豐富，被廣泛應用有機物-Me絡合過程表征，但僅1％的有機物基團有熒光信號，而且金屬對熒光淬滅或強化作用不一致，所以僅能進行定性、半定量的表征。NOM-Me絡合過程表征一直是一個技術難題。

紫外-可見光譜儀(分光光度計)靈敏度高、設備簡單、操作便捷，被廣泛應用于水質檢測中，但以水體、土壤中的天然有機物為代表的復雜有機物成分復雜，各類基團均會產生不同程度的吸收光團，吸收光團相互疊加，最終紫外-可見吸收光譜沒有明顯的特征峰，此前僅利用UV₂₅₄、△A₂₇₂、光譜斜率S等參數表征復雜有機物中不飽和芳香類基團含量或分子量等方面的有限信息。

發明內容：

本發明利用紫外-可見光譜儀原位定量表征金屬離子與復雜有機物(天然有機物、有機大分子(包括生物大分子))絡合作用過程。

本發明發現，通過實驗方法精確控制、數據精細處理，可以提取出金屬離子與復雜有機物絡合時所產生的光譜效應，在光譜效應理論認識突破的基礎上，建立了一系列的光譜參數，定量描述金屬離子絡合過程、絡合特性、絡合數量。

具體而言，本發明涉及一種原位定量表征復雜有機物和金屬離子絡合過程的方法，所述方法包括：

1)制備金屬離子溶液：根據實驗要求，配制符合要求濃度的金屬離子溶液(濃度在0.0000001-2mol/L范圍內)；

2)制備有機物溶液：根據實驗要求，配制符合要求濃度的有機物溶液；

3)制備堿溶液：根據實驗要求，配制符合要求濃度的堿溶液；

4)制備酸溶液：根據實驗要求，配制符合要求濃度的酸溶液；

5)儀器準備及校準；

6)掃描光譜檢測；

7)信號提取與數據分析。

具體而言，其中的第1)步中的制備方法有兩種：一、將市售含有特定金屬離子的化學純級以上的試劑稀釋到要求的濃度條件；或者，二、將含有特定金屬的固體金屬片(棒)經酸、堿溶解，制備要求濃度的金屬離子溶液；