[發(fā)明專利]提取土壤納米顆粒的方法

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• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111220433A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設計）人: 尹威;張妙月;趙曼;豐燦;戴湲;丁鏗博;黃彩怡;仇榮亮
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/34;G01N1/38;G01N1/40;G01N1/42
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 肖宇揚;付靜

本發(fā)明公開了一種提取土壤中納米顆粒的方法，該方法包括步驟：將待提取土壤樣品去掉表層土壤，取適量土壤經(jīng)風干后研磨過篩，將過篩土壤混合均勻；在混合均勻的土壤中加入高純水，對水土混合物進行水平震蕩分散，震蕩結束后再加入高純水混合均勻，得到土壤液；對土壤液進行超聲分散處理，并靜置沉降，隨后除去沉降分層后的上清液，得到土壤黏土組分；利用反滲透膜對土壤黏土組分進行提純以去除其中的雜質；對去除雜質的土壤黏土組分進行超聲分散處理，將超聲處理后的土壤黏土組分進行離心處理，提取上清液，得到土壤納米顆粒溶液；對土壤納米顆粒溶液進行冷凍干燥處理，得到土壤納米顆粒。

技術領域

本發(fā)明涉及土壤化學領域，尤其涉及一種提取土壤納米顆粒的方法。

背景技術

土壤納米顆粒(Mineral Nanoparticles)是指在自然土壤形成過程中形成的粒徑約為1-100納米的結晶和無定形固體物質。納米粒子在土壤中非常常見，是環(huán)境納米粒子的最重要組成部分。研究表明，土壤中的納米顆粒是環(huán)境中元素的重要載體，對元素的生物地球化學過程有重要影響；它控制土壤中重金屬和有機污染物的遷移、轉化、循環(huán)和生物有效性達功效效果。它強烈影響土壤發(fā)生、土壤理化特性和環(huán)境質量演變等重要環(huán)境過程。此外，納米氧化鐵等合成納米粒子是控制土壤污染的新材料，在去除土壤中重金屬和持久性有機污染物以及控制污染環(huán)境方面具有廣闊的應用前景。因此，了解納米粒子在土壤環(huán)境中的表面結構、微觀形態(tài)、界面行為和功能及其環(huán)境效應機理是土壤與環(huán)境領域的一個重要發(fā)展趨勢。這對理解土壤功效效果中重金屬和有機污染物的遷移、轉化和自凈具有重要的理論意義，也是開發(fā)納米材料修復污染環(huán)境的重要理論基礎。例如，Hochella在2008年在Science，21Mar 2008:1631-1635發(fā)表相關論文，認為測量和理解起源、地理分布、相關納米化學以及對地球系統(tǒng)的影響是地球科學未來面臨的新挑戰(zhàn)。

值得指出的是，納米技術是一種廣泛使用的新技術。合成納米粒子的環(huán)境應用將導致這些物質進入環(huán)境。評估這些人造納米粒子的環(huán)境風險非常重要，例如它們的流動性、反應性、生態(tài)毒理學、持久性和健康影響。因此，從土壤中提取納米粒子是了解和研究土壤納米粒子物理化學特性及其環(huán)境行為的重要技術。因為土壤納米粒子具有不同于其他宏觀粒子和微觀分子的特殊特性，所以它們具有許多獨特的物理和化學特性。為了了解納米顆粒在土壤中的這些特性、環(huán)境行為和影響，有必要從土壤中分離和提取這些納米顆粒。目前，土壤納米科學研究的方法體系仍在探索之中，土壤納米粒子的分離提取還缺乏系統(tǒng)的方法。

目前，分離提取土壤納米顆粒的主要方法主要是震蕩-沉降法、化學分散-沉降法、離心法和超濾法。這些方法重點解決了納米顆粒的提取問題，但土壤中的納米顆粒形態(tài)多樣，并與土壤中不同的成分如有機質等存在顯著的相互作用，如何將不同的納米顆粒分離效果不理想，化學分散存在環(huán)境風險、物理分散的分散程度不足、提取時間長、提取量小、不經(jīng)濟等的缺點；此外目前采用的提取方法操作條件不夠嚴格，提取產(chǎn)物尤其是粒度易引入人為誤差；提取的納米顆粒粒度范圍變化大，且缺乏統(tǒng)一標準，不能確保分析的平行性和準確性。

發(fā)明內容

本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種提取土壤中納米顆粒的高效準確的方法，該方法包括步驟：S1、研磨過篩：將待提取土壤樣品去掉表層土壤，取適量土壤經(jīng)風干后研磨過篩，將過篩土壤混合均勻；S2、土壤液配置：在混合均勻的所述土壤中加入高純水，對水土混合物進行水平震蕩分散，震蕩結束后再加入高純水混合均勻，得到土壤液；S3、土壤黏土組分配置：對所述土壤液進行超聲分散處理，并靜置沉降，根據(jù)所述土壤液的溫度和Stokes方程計算出粒徑小于100nm的土壤納米顆粒沉降至某一特定位置的沉降時間，隨后除去沉降分層后的上清液，得到土壤黏土組分；S4、反滲透提純：利用反滲透膜對所述土壤黏土組分進行提純以去除其中的雜質；S5、離心提取：對去除雜質的所述土壤黏土組分進行超聲分散處理，將超聲處理后的土壤黏土組分進行離心處理，提取上清液，得到土壤納米顆粒溶液；S6、冷凍干燥：對所述土壤納米顆粒溶液進行低溫冷凍保存，結冰后進行冷凍干燥處理，得到土壤納米顆粒。