罗丹明类荧光探针在重金属和过渡金属离子检测中的应用

作为一种高量子产率的荧光分子,罗丹明常常被选作荧光母体用于金属离子荧光探针的设计合成。该文对近年来罗丹明类荧光探针在重金属与过渡金属离子检测中的应用进行了详细综述,包括作用机理、检测离子、应用范围及检测水平都进行了详细的比较分析。另外,提出了罗丹明类重金属离子荧光探针研究目前存在的问题和今后的发展趋势。

罗丹明类荧光探针在重金属和过渡金属离子检测中的应用

本文提出了罗丹明类重金属离子和过渡金属离子检测荧光探针研究。

改性松浦支渠疏浚底泥吸附重金属离子的研究

中国河流每年产生大量的疏浚底泥,大量堆积不仅占用土地资源,而且对环境还有很大的影响。底泥的二次利用显得尤为重要,基于以废制废的原则,提高底泥资源化利用的价值,以松花江松浦支渠疏浚底泥为目标,对其进行资源利用。首先以丙烯酸、富马酸为原料,以过硫酸铵为引发剂制备聚AA-FA,以磷酸氢二钠中和制得聚AA-FA磷酸盐。利用聚AA-FA磷酸盐对热解的疏浚底泥进行改性,制备得到聚AA-FA改性松浦支渠疏浚底泥。研究发现聚AA-FA改性松浦支渠疏浚底泥对于重金属离子具有较强的吸附作用。在添加量质量分数为9%时脱除离子的能力最高可达到99%,脱除不同离子的能力由大到小顺序为Ni^(2+)、Pb^(2+)、Cr^(3+)。

基于电化学生物传感器的重金属离子检测研究进展

电化学生物传感器是基于抗原抗体、酶、核酸适配体、蛋白质、细胞等各种生物成分建立的电化学方法,由于这些生物成分具有强的特异性,决定了电化学生物传感器具有高选择性。同时该方法还具有便捷快速、灵敏、操作简单等优点,已经被广泛应用于污染物重金属离子的检测,并具有良好的应用前景。本文综述了近年来基于各种生物成分的电化学生物传感器在重金属离子检测中的应用,并对该领域未来的发展趋势做了展望。

纳米材料在食品重金属离子快速检测中的应用研究进展

纳米材料因具有比表面积大、良好稳定性、特殊的结构、易于修饰、良好的生物相容性等优点,已被广泛应用于食品中重金属离子检测领域。文章重点综述了碳纳米管、石墨烯、碳量子点、金属有机骨架、纳米酶等纳米材料在食品中重金属离子检测方面的研究与应用现状,并展望了纳米材料在食品中重金属离子检测领域面临的挑战和应用前景。

角蛋白凝胶新型制备技术及对重金属离子吸附性能研究

毛纺产业每年会产生大量废弃纤维及废旧制品,这些资源若无法有效处理将会造成资源浪费及环境污染等诸多问题。提取羊毛纤维中富含的角蛋白并制备为再生凝胶材料,是实现废弃资源高值化循环利用的重要途径之一。但由于羊毛复杂的化学结构及加工技术的不足,现有研究中角蛋白凝胶普遍存在制备率低或机械性能差等缺陷,难以实现产业化生产。基于此,对羊毛角蛋白的提取技术和凝胶制备方法进行了探究,并将制得的凝胶用于重金属离子吸附研究。实验中利用“还原预处理-甲酸法”提取角蛋白多肽,对还原预处理的工艺进行了优化。研究结果表明还原预处理工艺最优条件为TCEP质量分数100 g/L,浴比1∶10,处理时间2 h,处理温度80℃。经该工艺预处理后,纤维在甲酸中的溶解率可高达70%。随后,利用“透析-冷冻法”制得孔隙结构较均匀的角蛋白凝胶并将其用于铜离子和锌离子的吸附性能研究。结果显示在特定条件下,凝胶材料对两种重金属离子的吸附量和去除率均可达到0.06 mg/g以及40%左右,具有一定的研究和开发价值。

EDTA-LDH/zeolite制备及其对重金属离子的吸附

用水热法和焙烧还原法两步合成了乙二胺四乙酸-水滑石/沸石(EDTA-LDH/zeolite)复合材料,并将其用于去除水溶液中的Cd^(2+)、Pb^(2+)、Cu^(2+),系统研究不同条件下EDTA-LDH/zeolite对单一及混合重金属离子溶液中Cd^(2+)、Pb^(2+)、Cu^(2+)的吸附效果与吸附机制。结果表明,当EDTA-LDH/zeolite投加量为0.05 g、重金属离子浓度为1500 mg/L、pH值为6.5、吸附时间为24 h时,EDTA-LDH/zeolite吸附性能最佳。重金属离子间存在竞争吸附,EDTA-LDH/zeolite对Cd^(2+)、Pb^(2+)、Cu^(2+)的最大吸附容量分别为65.33、98.35和108.51 mg/g。去除过程中沉淀作用、表面络合、螯合反应等多种机制协同作用,去除行为均符合Langmuir等温模型与拟二阶动力学模型。

天然沸石对模拟尾矿渗滤液中重金属离子的静、动态吸附研究

沸石具有良好的吸附性能和离子交换特性,对去除水中的重金属离子具有廉价、高效的优点。利用天然沸石矿物作为吸附材料,探讨了在不同条件下对干扰分选过程的多种重金属离子的去除效果和去除机制,研究了其在静、动态条件下去除模拟尾矿渗滤液中重金属离子的性能和机理。单一重金属离子静态吸附实验结果表明,沸石对Pb^(2+)、Cu^(2+)、Mn^(2+)、Zn^(2+)均有较好的去除效果,对4种重金属离子的吸附能力大小为Pb^(2+)> Cu^(2+)> Zn^(2+)> Mn^(2+)。混合离子静态吸附实验结果表明,在任意初始质量浓度下,Pb^(2+)在沸石上的吸附量均远大于Cu^(2+)、Zn^(2+)和Mn^(2+)。4种离子的吸附过程均符合Langmuir等温模型,属于单分子层吸附,准二级动力学模型能较好地描述沸石吸附4种重金属离子的过程,沸石在离子交换、表面静电和断键络合的共同作用下去除重金属离子,由于存在竞争吸附,沸石对相同价态不同阳离子的吸附能力存在较大差异,这主要受不同阳离子的水合半径的影响。动态条件下沸石对Cu^(2+)、Mn^(2+)、Pb^(2+)、Zn^(2+)的去除分别在102 h、64 h、900 h和78 h达到平衡,沸石的有效工作时间较长,可作为渗透反应格栅(PRB)的介质材料用于多金属矿尾矿渗滤液污染地下水的原位修复,具有良好的社会和经济效益。

PES/改性UiO⁃66复合膜的制备及其重金属离子分离性能研究

制备了锆1,4⁃羧基苯(UiO⁃66)系列金属有机骨架(MOF)材料,对比了不同MOF材料对重金属离子的吸附性能,并制备了聚醚砜/聚醚酰亚胺/改性MOF(PES/PEI/MOF)复合膜,对比了MOF添加量对膜重金属离子吸附和渗透性能的影响。结果表明,在UiO⁃66系列MOF材料中,UiO⁃66⁃NH2对重金属离子的吸附性能最好;在其负载量为15%(质量分数,下同)时,复合膜对重金属离子的截留性能最好。

利用电感耦合等离子体质谱法测定肥料重金属砷、镉、铅、铬含量

选取7个不同的肥料样品,采用硝酸-盐酸(王水)消解,消解液中砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)重金属元素含量采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法氦碰撞模式测定。结果显示,根据固体称重量为0.2 g,定容体积50 mL,Cr、As、Cd、Pb方法检出限分别为0.018、0.008、0.005、0.021 mg/kg,定量限分别为0.061、0.025、0.016、0.069 mg/kg,根据液体称重量1.0 g,定容体积50 mL,Cr、As、Cd、Pb方法检出限分别为0.004、0.002、0.001、0.004 mg/kg,定量限分别为0.012、0.005、0.003、0.014 mg/kg,待测样品分别进行6组重复测定,结果显示Cr相对标准偏差(RSD)在3.8%~16.8%之间,As的RSD为3.9%~56.5%,Cd的RSD为0.0%~25.7%,Pb的RSD为4.2%~24.5%,样品加标回收率为67.4%~122.0%。4家实验室对不同肥料种类抽取样品进行实验室比对测定,分析显示所有参与实验室测试值之间存在一致性,经柯克伦检验剔除离群值,保留歧离值后,将格拉布斯检验应用于通过柯克伦检验后的单元平均值,各元素均未发现有单个或成对歧离值或离群值存在。方法精密度和准确度满足要求,结论认为ICP-MS可用于肥料中As、Cd、Pb、Gr含量的测定分析。

改性膨润土对污水中重金属离子吸附实验研究

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。为了研究改性膨润土对污水中重金属离子的吸附效果,分析pH值、初始浓度、时间、固液比、温度和粒径对膨润土吸附效果的影响,并采用微观手段研究在吸附重金属离子前后膨润土内部矿物成分的变化以及红外光谱图的变化规律。结果表明:当改性膨润土掺量为0.2 g、吸附时间为1.5 h、温度设置为40℃,pH值设定为6,初始浓度均设定为200 mg/L和固液比设置为0.8 g/L时,改性膨润土的吸附效果达到较佳。改性膨润土经过吸附实验后,可以检测到明显的CuSO_(4)衍射峰,但是改性膨润土内部其他矿物成分不变,这说明改性膨润土可以有效地吸附污水中的铜离子。

燃煤锅炉烟气湿法脱硫废水中重金属及钙镁离子沉淀规律研究

燃煤锅炉烟气湿法脱硫废水中的重金属及钙镁等离子危害较大,开展其沉淀去除规律的研究有利于废水中有用元素的资源化回收和废水的回用。采用碱液沉淀法对脱硫废水进行分级处理,对沉淀产物采用SEM-EDS等手段进行表征。结果表明,采用氢氧化钙作为沉淀剂可以实现去除重金属、回收镁资源及去除氟化物和降低废水硬度等多种目标。在去除重金属离子的过程中,当脱硫废水pH值为9.0~9.5时,废水中的重金属离子可得到有效去除且达到污水排放标准,镁离子几乎没有损失,钙增加率也较低,仅为4.6%以下;将废水pH值调整为9.5~9.7可有效回收废水中的镁元素,镁的回收率在62%以上,回收效果较好。在碱性条件下,向废水中投加Na_(2)CO_(3)可有效降低废水中的钙离子和残留的镁离子,实现废水降硬的目标。不同pH值下沉淀物的SEM-EDS能谱显示,对脱硫废水进行梯级pH处理可以达到分级去除重金属污染物和回收镁元素的目标。通过对脱硫废水中重金属及钙镁结垢离子的沉淀规律研究,实现了废水的分质分盐有用成分的资源化回用,避免了产生杂盐危废造成二次污染的可能,达到了脱硫废水的零排放的目标。

KED碰撞模式-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定血液、尿液中8种重金属和准金属元素

在金属中毒与死亡案件中,实验室常用的标准曲线法对人体内重金属和准金属元素定量分析的准确性易受不同人群血液、尿液基质差异以及基质效应的影响,为此建立了直接稀释-电感耦合等离子体质谱结合标准加入法测定人体血液和尿液中Cr、Co、Ni、As、Cd、Sb、Pb、Tl等8种重金属和准金属元素含量的方法。优化了碰撞气流量和载气流速,提高了对8种目标元素定性定量的灵敏度;探究了不同体积分数下ICP-MS增敏剂Triton X-100和乙醇对元素响应值的影响,采用0.1%HNO 3-0.05%Triton X-100混合溶液作为血液稀释剂稀释检材50倍,0.1%HNO 3-1%乙醇混合溶液作为尿液稀释剂稀释检材10倍,提高样品溶液中元素的响应值的同时避免了未消解有机物对仪器信号的影响。标准加入法的应用避免引入其他空白样品定量目标元素,保持定量过程中基质的一致性从而克服了样品中的基质效应,采用动能歧视(KED)模式对直接稀释后的目标元素进行测定,干扰离子与He碰撞裂解有效降低了多原子离子干扰,并选择60 s的清洗时间降低了元素的记忆效应。结果表明,各元素检出限(LOD)为0.006~0.063μg/L,定量限(LOQ)为0.02~0.21μg/L,血液和尿液中的加标回收率为78.8%~118%,日内和日间精密度均小于8.7%。建立的方法快速准确、灵敏度高、操作安全,方法及相关数据可以为相关案件中血液、尿液检材中重金属和准金属元素的检验鉴定提供方法参考和数据支撑。

层状复合氢氧化物的结构调控及其吸附重金属离子的研究进展

层状复合氢氧化物(LDHs)是具有特殊层状结构的阴离子黏土,具有化学组成可调、比表面积大及结构记忆效应独特等性质,在废水处理方面备受关注。调控LDHs自身结构,是进一步扩大其应用范围、提高其吸附性能的有效途径。该文介绍了LDHs特殊的层状结构和其自身性质;总结了LDHs最常用的制备方法,即共沉淀法、离子交换法、尿素水解法、煅烧复原法和溶胶-凝胶法等,分别介绍了各种制备方法的原理和特点;综述了LDHs的结构调控对其吸附重金属离子性能的影响,并总结了LDHs对重金属离子的吸附机理;最后,指出了目前LDHs在处理含有重金属离子废水研究中面临的挑战,并对该材料未来的研究方向和发展趋势进行了展望。

重金属离子电化学传感器的研究进展

随着现代工业技术的发展,残留重金属离子对环境和人体健康构成的威胁愈发严重。重金属离子污染已成为全球环境面临的严峻问题。因此,重金属离子的检测具有重要性和挑战性。而重金属离子的检测已经由传统分析技术为主导方法过度到便携式传感技术和传统分析技术相辅相成的局面。早期,便携传感技术以传统传感器为主,一些功能材料、新型复合材料和纳米材料的合成及发现,使便携传感技术得以高速发展。本文介绍了早期的重金属传感器、高性能材料和纳米复合材料工作电极在重金属离子检测中的应用,以及材料的制备方法在电化学传感性能方面的应用。

赣南废弃离子型稀土矿区稻米重金属污染评价

江西赣州的离子型稀土资源丰富,已开发利用数十载,遗留下了300多处废弃离子型稀土矿区,其中以池浸堆浸工艺开采者居多。一些废弃矿区已有居民迁入,有必要对该区域的重金属污染问题及存在的健康风险进行评价。以废弃青山子矿区为例,测定矿区稻米样品中的重金属含量,并采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对矿区稻米的重金属污染状况进行评价,然后采用美国环保局(USEPA)推荐的风险暴露模型评价食用矿区稻米对成人及儿童造成的健康风险,结果表明,废弃矿区稻米中主要重金属Cd、Pb、As、Zn、Cu的平均质量分数分别为0.048、1.18、2.45、60.9、5.99 mg/kg,其中Cd和Cu的平均质量分数均低于相应的标准限值,Pb、As和Zn的平均质量分数均高于相应的标准限值;废弃矿区稻米基本未受重金属Hg、Cd和Cu污染,但受Pb重度污染,受As和Zn轻微污染,综合污染程度为重度污染;以废弃矿区产出的稻米为主食可能会对成人构成轻微致癌综合健康风险,对儿童构成轻微非致癌综合健康风险。

聚倍半硅氧烷基重金属离子吸附剂的设计合成及性能研究

以八乙烯基聚倍半硅氧烷(POSS-Vi8)、2-巯基-1,3,4-噻二唑(MTD)和2-巯基-5-甲基-1,3,4-噻二唑(MMTD)为原料,采用巯-烯点击化学反应制备了两种重金属吸附剂。通过扫描电镜、热重分析研究了POSS-噻二唑材料结构与性能,初步探究其吸附常见重金属离子的应用机理。为探寻POSS-噻二唑材料对Cu2+的吸附过程及其机理,通过Langmuir等温吸附模型对该吸附过程参数进行拟合。结果表明,该吸附过程主要为化学吸附且为单分子层吸附,该类吸附材料对Cu2+在常见污水酸性条件下仍体现出较好的吸附性能,具有热稳定性好、吸附速度快和吸附性能较稳定等特点。 。

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定土壤中6种重金属元素的不同前处理方法比较

样品前处理是测定土壤中重金属元素的关键步骤,为保障测定结果能如实反应土壤环境状况,比较不同的前处理方法对土壤中6种重金属元素的同时提取能力。基于电感耦合等离子体质谱技术,采用微波和石墨消解装置,探索消解过程中酸种类、加酸方式、消解装置、赶酸温度等因素对测定土壤标准品和实际样品结果的影响。结果表明,样品通过依次加入盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸,并在160℃赶酸的石墨消解方式进行前处理能快速、准确地测定土壤中的Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni等6种元素,其前处理时长约8.5 h,并且消解成本比微波消解更低。在优化条件下,土壤标准样品中6种重金属元素检测结果的绝对回收率为91.5%~108%,相对标准偏差为0.80%~5.4%,方法检出限为0.02~2 mg/kg。表明方法的灵敏度高、准确度与精密度好,适用于批量土壤样品的分析。

高效荧光金属纳米簇在重金属离子检测方面的研究进展

重金属离子具有环境持久性、生物累积性和生物毒性高等特点,对人类的生命安全造成巨大威胁。因此,开发灵敏度高、选择性强、快速便捷的重金属离子检测方法具有重要意义。发光金属纳米簇(Metal nanoclusters,MNCs)因其生物相容性好、尺寸小易于标记、光稳定性强和毒性低等优点,在重金属离子检测方面受到广泛关注。金属纳米簇传感的灵敏度与其荧光性能密切相关。深刻理解金属纳米簇荧光的增强机制,是提升基于金属纳米簇对重金属离子传感性能的基石。基于此,本文总结归纳了金属纳米簇荧光性能的增强机制并介绍了金属纳米簇在重金属离子检测方面的应用及其发展前景,为高效金属纳米簇的开发和应用提供参考。

以废水样中重金属离子的分析为例对去公式化解析策略在配位滴定体系中的应用初探

配位滴定法作为传统化学分析中四大滴定最重要的一类之一,主要用于试样中金属离子含量的测定。考虑到EDTA的结构优势,大部分的配位滴定体系均选用EDTA作为螯合剂。基于此,本文以废水中重金属离子含量的检测为实际生产背景,基于传统分析化学原理,结合《分析化学 第二版》(邵利民编著)中所述的去公式化解析策略,设定一较为复杂的配位滴定定量体系并对其作以相对精准的解析,以此为例总结得到解决此类复杂问题的一般性去公式化解析方法,并探讨上述方法思路的局限性与应用价值。