[發明專利]一種固定鉈離子的吸附膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201810755551.7
• 申請日: 2018-07-10
• 公開（公告）號: CN108993373A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 鄧紅梅;羅夢婷;肖唐付;陳永亨;劉美玲
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;宋靜娜

本發明公開了一種固定鉈離子的吸附膜及其制備方法和基于梯度擴散薄膜技術(DGT)測定水體中鉈離子濃度的方法。本發明以粒徑≤0.5μm的δ?MnO₂粉末作為吸附劑，與含有丙烯酰胺的制膠溶液制備成吸附膜；依次將吸附膜、擴散膜和濾膜疊加組裝成DGT裝置，放置于水中實現鉈離子的原位監測。本發明吸附膜的制備工藝簡單，顆粒小，分布均勻性好，且得到的吸附膜的吸附容量大，儲存時間長。本發明的基于梯度擴散薄膜技術的鉈離子原位檢測方法應用范圍廣，結果更有代表性。

技術領域

本發明涉及梯度擴散薄膜技術領域，具體涉及一種固定鉈離子的吸附膜及其制備方法。

背景技術

鉈(Tl)是一種毒性很強的重金屬，其毒性高于汞、鉛和鎘。Tl的環境背景值低，在自然界中呈分散分布，主要以微量成分賦存在眾多硫化物礦和硅酸鹽礦物中(如As-Hg-Sb-Cu-Pb-Zn-Ag-Fe)。Tl廣泛分布于自然界的水體中，在未受污染的地表水/地下水中Tl的濃度極低，如河水中，Tl的平均濃度約為6.6ng/L，而海水中，Tl的平均濃度約為1.3ng/L。鉈的幾大高含量地區分別為波蘭、西班牙、土耳其和中國。近年來，隨著含Tl礦山開采、金屬冶煉、工業生產、地熱開發，以及電子產品等途徑導致大量的Tl進入環境，導致Tl污染問題日趨嚴重，水環境Tl污染尤為突出。因此，美國環境保護局設定飲用水中Tl 的最大目標限值是2μg/L，廢水中為140μg/L。我國的標準更為嚴格，飲用水中 Tl的最大目標限值為0.1μg/L。

Tl在環境中有兩種價態，Tl(I)和Tl(III)。Tl(I)離子半徑與K(I)離子半徑很接近，其生物毒性主要表現為動植物對Tl(I)和K(I)的無差別吸收。Tl(I)能通過皮膚吸收，并能和身體中的疏基結合，在體內富集，人類致死劑量約為8-12μg/g。對單細胞水藻——小球藻來說，Tl(III)的毒性是Tl(I)的50000 倍。Tl(III)的熱穩定性遠低于Tl(I)，Tl(III)更活躍且在pH～2時便水解生成TlOH²⁺和Tl(OH)₂⁺。在氧化環境下，當pH<7時，Tl(III)就會生成Tl(OH)₃(log K_sp＝ -45.2)沉淀。因此，可靠穩定的采樣和監測技術對評價鉈的環境風險和預測鉈的環境行為至關重要。

目前檢測水環境中Tl濃度通常需要前處理如預濃縮，主要是在實驗室中，用樹脂或其它材料對采集的水樣進行預濃縮，然后測量分析。其它的富集方法還包括固液萃取、液液萃取及濁點萃取等，但這些方法都需要耗費大量的試劑和采集大量的水樣，容易受基質干擾，且操作過程較復雜。被動采樣技術可以在較長時間尺度上對水環境中目標污染物進行連續采樣，其監測結果能夠取代傳統單點采樣濃度，從而相對準確地體現環境體系內污染物的綜合濃度水平。其中，梯度擴散薄膜技術(Diffusive gradients in thin-films，DGT)是上世紀90 年代由英國蘭卡斯特大學David Williams和張昊發明的原位被動監測技術，目前已在測定水體、土壤和沉積物中有效態的金屬離子方面得到了廣泛的應用。

現有的可用于多種重金屬的Chelex-100為吸附膠的Chelex-100-DGT裝置，它可通過螯合作用吸附重金屬。然而，Chelex-100對Tl吸附條件要求較高(Lin etal.Anal.Chim.Acta,1999,395(3),301-307.)。受制于現有的吸附膜的性能，目前的DGT裝置還不能有效監測鉈。