專利名稱：獲得有機(jī)化合物在碳納米管上保留的熱力學(xué)參數(shù)和吸附等溫線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過測(cè)定不同溫度下有機(jī)化合物在碳納米管色譜柱上的保留時(shí)間來獲得保留熱力學(xué)參數(shù)和吸附等溫線的方法，屬于環(huán)境污染控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
碳納米管自1991年首次發(fā)現(xiàn)以來，由于其獨(dú)特的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)和熱力學(xué)等方面的特性而受到廣泛的關(guān)注。碳納米管的基本結(jié)構(gòu)是由石墨烯片(石墨六角網(wǎng)平面)卷成無縫筒狀而形成無缺陷的管狀物質(zhì)。碳納米管具有優(yōu)良的吸附性能，作為吸附材料，在環(huán)境領(lǐng)域可以應(yīng)用于環(huán)境污染控制、污染的原位修復(fù)和樣品分析，碳納米管作為吸附劑能夠快速高效去除水中金屬離子、有機(jī)污染物和生物雜質(zhì)等，碳納米管作為新型吸附填料廣泛應(yīng)用于固相萃取柱、氣相/液相色譜柱。因此，碳納米管對(duì)有機(jī)化合物吸附的快速測(cè)定，有助于碳納米管作為吸附劑在污水處理和化學(xué)分析領(lǐng)域的應(yīng)用。保留熱力學(xué)參數(shù)、飽和吸附量和吸附平衡常數(shù)是評(píng)價(jià)吸附性能的重要參數(shù)(Journal ofcolloid and interface science.2011，360:760 767)。在污染控制和化學(xué)分析技術(shù)領(lǐng)域這些參數(shù)可以評(píng)價(jià)吸附劑的吸附性能和應(yīng)用范圍等信息(Journal ofchromatographyA.2007，1145:133 140)ο 文獻(xiàn)“Journal of colloid and interfacescience.2009，330: f 8”，采用批量平衡法測(cè)定吸附數(shù)據(jù)，擬合1，3- 二硝基苯、硝基甲苯、硝基苯酹和硝基苯在多壁碳納米管上的Langmuir和Freundlich吸附等溫線，同時(shí)計(jì)算自由能變AG、焓變?chǔ)?、熵變AS等熱力學(xué)參數(shù)，從而表征了多壁碳納米管對(duì)硝基芳香化合物的吸附性能。批量平衡法是一種測(cè)定吸附性能的方法，但是存在固液分離困難、步驟繁瑣、費(fèi)時(shí)費(fèi)力等缺點(diǎn)?，F(xiàn)有化學(xué)品的種類繁多，碳納米管對(duì)不同種類有機(jī)化合物的吸附性能難以一一進(jìn)行測(cè)定，制約了碳納米管在污染控制和化學(xué)分析領(lǐng)域的應(yīng)用。通過測(cè)定色譜保留因子，獲得熱力學(xué)參數(shù)和吸附等溫線的方法簡(jiǎn)單易行。文獻(xiàn)“Journal of chromatographyA.2007，1145:133 140，，米用 van，t Hoff 方程，計(jì)算了一系列多環(huán)芳經(jīng) PAHs 在苯基類反相固定相(C18, C18Aqua, Propyl-phenyl, Synergi polar-RP)上保留的熱力學(xué)參數(shù)，比較了多環(huán)芳烴在不同反相固定相上的保留行為。文獻(xiàn)“Journal ofchromatographyA.2005, 1099:1 42”指出利用色譜法可以準(zhǔn)確獲得單一物質(zhì)的吸附等溫線，包括:迎頭分析法Frontal Analysis、毛細(xì)管電泳迎頭分析法Capillary ElectrophoresisFrontal Analysis、脈沖法 Pulse Methods、特征點(diǎn)洗脫法 Elution by CharacteristicPoints。在色譜分析領(lǐng)域，色譜法獲得的吸附等溫線可用于預(yù)測(cè)過載譜圖，評(píng)價(jià)色譜柱固定相的表面性能(Journal of chromatographyA.2002，978:81 107),在藥物分析領(lǐng)域,迎頭分析法常用于測(cè)定藥物-血漿蛋白的結(jié)合能力(Electrophoresis.2008, 29:2876 2883)，其中，迎頭分析法具有對(duì)檢測(cè)器靈敏度和色譜柱效的要求低的優(yōu)點(diǎn)，是廣泛用于測(cè)定單一物質(zhì)吸附等溫線的色譜方法。目前，尚無基于碳納米管色譜柱，采用van’ t Hoff方程和液相色譜迎頭分析法測(cè)定碳納米管吸附性能的報(bào)導(dǎo)。因此，基于色譜法建立一種快速、高效獲得多種有機(jī)化合物在碳納米管上保留的熱力學(xué)參數(shù)和吸附等溫線的方法，具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種快速獲得有機(jī)化合物在碳納米管上保留的熱力學(xué)參數(shù)和吸附等溫線的方法。該方法具有準(zhǔn)確、快速、試劑用量少、無污染、易于固液分離的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)評(píng)價(jià)碳納米管吸附性能具有重要參考價(jià)值，對(duì)于碳納米管作為吸附材料在水體污染治理、樣品前處理和分析測(cè)試等領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:第一步:制備碳納米管液相色譜柱，選取4.6 X 50mm不銹鋼柱色譜柱，碳納米管的填充量控制在250mg左右，過量的碳納米管會(huì)導(dǎo)致柱壓過高和吸附-解吸時(shí)間過長(zhǎng)，影響分離效果。具體制備方法如下:(I)裝 柱:采用高壓勻漿法填裝，首先對(duì)不銹鋼色譜柱進(jìn)行試漏與清洗；卸下已清洗干燥的空色譜柱入口的柱頭，將色譜柱接到與勻漿罐相連的預(yù)柱上；保持柱管處于垂直方向上，保證密閉性能良好，避免高壓下柱接頭脫落。(2)制備勻漿液:稱取250mg碳納米管于50ml的玻璃錐形瓶中，可以選取純度95%、外徑:TlOnm、長(zhǎng)度5 20nm的碳納米管；以二甲基甲酰胺作為分散劑制備碳納米管勻漿液，置于超聲波水浴中超聲lOmin，得到充分分散的碳納米管勻漿液。(3)填充色譜柱:將壁碳納米管勻漿液迅速倒入勻漿罐中，然后用頂替液將勻漿罐填滿，使用氣動(dòng)恒壓泵制備碳納米管液相色譜柱，直至流出的勻漿液超過80ml，關(guān)閉氣動(dòng)恒壓泵，待勻漿罐自然降到常壓；卸下色譜柱，安裝篩板和色譜柱接頭，標(biāo)記色譜柱進(jìn)口方向；將色譜柱接入高效液相色譜，置換溶劑平衡色譜柱。第二步:將制備的碳納米管液相色譜填充柱接入高效液相色譜中，流速0.15ml/min，樣品濃度lg/L，進(jìn)樣量I μ L，記錄檢測(cè)器信號(hào)，根據(jù)下述公式(I)，測(cè)定有機(jī)化合物在碳納米管液相色譜柱上的保留時(shí)間計(jì)算保留因子k’k' =(tE-t0)/t0 (I)其中k’是有機(jī)化合物在色譜柱上的保留因子；tK、t0分別是有機(jī)化合物的保留時(shí)間和死時(shí)間。根據(jù)van’ t Hoff方程(2)計(jì)算有機(jī)化合物在碳納米管液相色譜柱上的保留熱力
學(xué)參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種獲得有機(jī)化合物在碳納米上的保留熱力學(xué)參數(shù)和吸附等溫線的方法，其特征在于包括以下步驟: 第一步:制備碳納米管液相色譜柱，選取4.6 X 50mm色譜柱，采用高壓勻漿法裝填，碳納米管的填充量控制在250mg ;使用二甲基甲酰胺為溶劑制備碳納米管勻漿液，將勻漿液迅速倒入勻漿罐中，然后用頂替液將勻漿罐填滿，加蓋密封后立即打開氣動(dòng)恒壓泵，填充色譜柱，卸下色譜柱，安裝篩板和色譜柱接頭，標(biāo)記好色譜柱的進(jìn)口 ；將色譜柱接上高效液相色譜，選取乙腈作為置換溶劑，以0.lml/min的流速平衡色譜柱；最后記錄測(cè)試樣品經(jīng)重復(fù)進(jìn)樣在色譜柱上保留的色譜峰，檢驗(yàn)碳納米管柱分離性能的穩(wěn)定性； 第二步:將上述制備的碳納米管液相色譜柱接入高效液相色譜，記錄液相色譜檢測(cè)器信號(hào); 設(shè)置流動(dòng)相的流速為0.15ml/min，進(jìn)樣量I μ L，樣品濃度lg/L，測(cè)定不同溫度下有機(jī)化合物在碳納米管色譜柱中的色譜保留時(shí)間，計(jì)算保留因子k’ ；根據(jù)方程(I)和方程(2)，計(jì)算化合物在碳納米管色譜柱中的保留熱力學(xué)參數(shù)；
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速獲得有機(jī)化合物在碳納米管上保留的熱力學(xué)參數(shù)和吸附等溫線的方法。該方法以二甲基甲酰胺作為分散劑制備碳納米管勻漿液，使用氣動(dòng)恒壓泵制備4.6×50mm的碳納米管色譜柱，填充量為250mg；通過測(cè)定不同溫度下有機(jī)化合物在碳納米管色譜柱上保留時(shí)間，計(jì)算有機(jī)化合物在碳納米管上的保留熱力學(xué)參數(shù)。測(cè)定不同濃度的有機(jī)化合物在碳納米管上的穿透曲線，擬合Linear和Freundlich吸附等溫線，計(jì)算Linear和Freundlich吸附平衡常數(shù)。基于色譜方法獲得碳納米管上的吸附等溫線和保留熱力學(xué)參數(shù)，操作簡(jiǎn)單，易于固液分離，無需頻繁更換色譜柱，減少了材料和藥品的消耗。該方法對(duì)于評(píng)價(jià)碳納米管作為吸附材料在水體污染治理、樣品前處理和分析測(cè)試等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力具有重要價(jià)值。
文檔編號(hào)G01N30/60GK103163237SQ20131004353
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月3日
發(fā)明者李雪花, 褚瑩倩, 陳景文 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)