一種dtpa改性材料及其制備的快速全解離型dgt結(jié)合相制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于重金屬檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種用于水體、土壤以及沉積物等環(huán)境介質(zhì)分析中重金屬易動(dòng)態(tài)提取薄膜梯度擴(kuò)散技術(shù)(Diffusive gradients in thin films，DGT)結(jié)合相凝膠膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，土壤、水體及沉積物重金屬污染問題越發(fā)突出，引起了一系列環(huán)境及生態(tài)危害，如土壤污染引起的鎘大米事件，水體污染引起的水俁病事件等。為了更加科學(xué)評(píng)估重金屬在不同介質(zhì)中的真實(shí)污染狀況，分析其污染危害性，1994年，薄膜梯度擴(kuò)散(Diffusivegradients in thin-films，DGT)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，DGT技術(shù)由保護(hù)膜、擴(kuò)散膜及結(jié)合相結(jié)合，其中結(jié)合相是DGT的核心部件之一，其作用是快速吸附通過擴(kuò)散膜的易動(dòng)態(tài)重金屬，使結(jié)合相表面活性重金屬濃度保持為0，且吸附后的重金屬可通過酸、堿等溶劑解離出來以便于檢測(cè)。
[0003]通常DGT結(jié)合相吸附重金屬的材料多為chelex-100、二氧化鋯、二氧化鈦以及納米氧化鐵等材料，這些材料雖可以高效吸附重金屬并在酸或堿溶劑中解離，但解離時(shí)間長(zhǎng)，解離不完全，不足之處體現(xiàn)在:一方面增加了 DGT的檢測(cè)時(shí)間，二是易造成檢測(cè)結(jié)果偏差。
[0004]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出一種基于DTPA改性材料的DGT結(jié)合膜制備方法，可有效解決DGT結(jié)合膜解離時(shí)間長(zhǎng)，解離不完全的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種DTPA改性材料及其制備的快速全解離型DGT結(jié)合相制備方法，本方法制備的DGT結(jié)合凝膠膜可使其結(jié)合的重金屬達(dá)到100%的解離效果，大大提升了檢測(cè)結(jié)果的精確性，而且提高了 DGT結(jié)合相對(duì)重金屬的吸附能力，降低了制備成本，不產(chǎn)生二次污染。
[0006]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的的技術(shù)方案是:
[0007]—種易動(dòng)態(tài)重金屬高效吸附快速全解離型DGT結(jié)合相凝膠膜，將DGT技術(shù)中通過擴(kuò)散相擴(kuò)散過來的重金屬離子快速地吸附在其表面，并實(shí)現(xiàn)完全解離。其特征為:捕獲重金屬離子的材料為DTPA改性材料，通過丙烯酰胺凝膠溶液將DTPA改性材料制成凝膠膜。
[0008]將DTPA改性材料與丙烯酰胺凝膠溶液按重量比3:10?1:10充分?jǐn)嚢?，低溫超?-3分鐘。再加入10% (g/100ml)的過硫酸銨溶液，體積為V (過硫酸銨):V(丙烯酰胺凝膠)=3:500 ;并加入四甲基乙二胺(TEMED)，體積為V(TEMED):V(丙烯酰胺凝膠)=3:2000ο在低溫超聲1-3分鐘后將懸濁液快速注入一定厚度的玻璃槽內(nèi)，用玻璃蓋板蓋好后轉(zhuǎn)入4-10°C低溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)20-40分鐘后將其平移至恒溫恒濕培養(yǎng)箱于42°C條件下培養(yǎng)lh，而后取出放在超純水中，30分鐘后取出凝膠，24小時(shí)內(nèi)換水至少3次制得。將制備好的結(jié)合相切成需要的形狀，用于DGT測(cè)定技術(shù)的組裝和分析。
[0009]所述的DTPA改性材料是由向水中加入氨水，按體積比V (NH4 (OH)): V1 (H2O)=1:3混勻，而后加入DTPA(二乙基三胺五乙酸)及甲醇，重量為W(DTPA) =W1(H2O) =5:11，W(CH4O) Iff1 (H2O) = 5:366將其充分溶解后備用，為溶液I ;另取一燒杯加入一定量的水和氨水，體積為V(NH4(OH)) =V11(H2O) = 1:3，充分混勻后備用，為溶液II。將上述兩種溶液同時(shí)加入到含有MgCl2.6H20和AlCl3.6H20的溶液中(溶液III，體積2050ml)，其重量比為KMgCl2.6H20) Iffm(H2O) = 2:59，W(AlCl3.6H20):Wm (H2O) = 5:62。體積為溶液 1:溶液I1:溶液III = 1:8:21ο充分混合后，調(diào)節(jié)pH達(dá)9以上；攪拌10?20min，老化50?80min后噴霧干燥再過濾得直接小于75 μ m的細(xì)顆粒，為DTPA改性材料。
[0010]一種DTPA改性材料，改性方法如下:
[0011](I)向水中加入氨水，按體積比V(NH4(OH)) =V1(H2O) = 1:3混勻，而后加入DTPA及甲醇，重量為W(DTPA) Iff1 (H2O) = 5:11，W(CH4O) =W1(H2O) = 5:366將其充分溶解后備用，為溶液I ;
[0012]⑵另取一燒杯加入一定量的水和氨水，體積為V (NH4 (OH)): V11 (H2O) =1:3，充分混勻后備用，為溶液II ;
[0013]⑶將上述兩種溶液同時(shí)加入到含有MgCl2.6H20、AlCl3.6H20的溶液中獲得溶液III，其其中重量比為 W(MgCl2.6H20) Iffm(H2O) =2:59，W(AlCl3.6H20):W3(H2O) = 5:62，體積為溶液1:溶液I1:溶液III = 1:8:21，充分混合后，調(diào)節(jié)pH達(dá)9以上；高速攪拌10?20min，老化50?80min后采用噴霧干燥方式干燥成小于75 μ m的細(xì)顆粒，為DTPA改性材料。
[0014]—種快速全解離型DGT結(jié)合相制備方法，步驟如下:
[0015]⑴將權(quán)利要求1獲得的DTPA改性材料和丙烯酰胺凝膠溶液混合攪拌，并超聲2-3分鐘，使DTPA改性顆粒充分散開；所述DTPA改性材料:丙烯酰胺的重量比=3?1:10 ;
[0016]⑵加入1wt %的過硫酸銨溶液，體積為V(過硫酸銨):V(丙烯酰胺凝膠)=3:500 ;并加入四甲基乙二胺，體積為V (四甲基乙二胺):V(丙烯酰胺凝膠)=3:2000 ;
[0017]⑶在低溫超聲1-3分鐘后將懸濁液快速注入一定厚度的玻璃槽內(nèi)，用玻璃蓋板蓋好后轉(zhuǎn)入4-10°C低溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)20-40分鐘后將其平移至恒溫恒濕培養(yǎng)箱于42°C條件下培養(yǎng)lh，而后取出放在超純水中，30分鐘后取出凝膠，24小時(shí)內(nèi)換水至少三次制得DGT結(jié)合相。
[0018]而且，DGT結(jié)合相絡(luò)合的重金屬的洗脫方法為:采用2M的HNO3洗脫，結(jié)合相可被HNO3溶解，洗脫率達(dá)100%。
[0019]而且所述DTPA改性材料和丙烯酰胺凝膠溶液按重量比1:10?3:10。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0021]1、本發(fā)明提供的DTPA改性材料對(duì)重金屬最高吸附量是傳統(tǒng)chelex-100樹脂材料的10倍左右，可以保障DGT更長(zhǎng)時(shí)間的原位應(yīng)用從而提升了 DGT的應(yīng)用空間，降低了應(yīng)用成本。
[0022]2、本發(fā)明提供的DTPA改性材料易于制備，制備過程中不產(chǎn)生二次污染，且制備后的材料性能穩(wěn)定，在