一種磺化多孔聚苯乙烯-二乙烯苯顆粒的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及樣品中痕量物質(zhì)的分離和富集領(lǐng)域，具體地涉及一種磺化多孔聚苯乙 烯-二乙烯苯顆粒在銅離子富集和分離中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 痕量金屬離子的分析檢測(cè)一直是分析化學(xué)和環(huán)境科學(xué)的前沿課題。過去幾十年 中，對(duì)痕量金屬的分析主要集中在分析檢測(cè)儀器的研究上，而樣品的制備與前處理并沒有 受到足夠的重視。直到現(xiàn)在，樣品制備與前處理技術(shù)仍是分析過程中最薄弱的環(huán)節(jié)。鑒于 環(huán)境與生物樣品具有基質(zhì)成分復(fù)雜、干擾因素多、待測(cè)物含量低等特點(diǎn)，其采樣后直接進(jìn) 行分析的可能性極小。因此，建立高效、快速、重現(xiàn)性好的現(xiàn)場(chǎng)分析檢測(cè)方法具有重要意 義。
[0003] 多孔聚合物顆粒由于孔結(jié)構(gòu)可控而具有特殊的尺寸效應(yīng)和界面效應(yīng)，在色譜柱填 料、聚合物載體、吸附劑等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。其中聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物由于具有良 好的機(jī)械強(qiáng)度與化學(xué)穩(wěn)定性、較大的比表面積，且易于功能化等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛的應(yīng)用于離 子交換樹脂，吸附樹脂的合成中。其中，磺化是對(duì)聚苯乙烯-二乙烯苯進(jìn)行功能化的方法之 一；常見的磺化過程包括淺表磺化和深度磺化兩種。其中深度磺化的聚苯乙烯-二乙烯苯 顆粒一般粒徑為幾毫米，因其對(duì)鹽類化合物有很強(qiáng)的吸附作用，常用于水的軟化除鹽。淺表 磺化的聚苯乙烯-二乙烯苯顆粒粒徑較小，一般小于10微米，常用做離子色譜柱的填料，用 于金屬離子的高壓分離。因其粒徑過小，為獲得較好的分離效果，必須通過高壓泵施加高壓 (通常為lOMPa左右），故無法用于現(xiàn)場(chǎng)便攜快速分離檢測(cè)。同時(shí)，其它粒徑大?。◣资?米至幾百微米）的磺化聚苯乙烯-二乙烯苯顆粒因其吸附能力不如更大粒徑的顆粒，而分 離能力又不如更小粒徑的顆粒，至今仍未應(yīng)用于金屬離子分離中。因此，實(shí)現(xiàn)常壓下對(duì)金屬 離子的富集和分離，以及尋找到合適粒徑的固體顆粒就顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種磺化聚苯乙烯-二乙烯苯顆粒的應(yīng)用方法，以實(shí)現(xiàn)常壓 下富集、分離混合物中銅離子的目的。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] 將磺化多孔聚苯乙烯-二乙烯苯顆粒與含銅離子的混合金屬離子樣品充分接觸， 吸附富集其中的金屬離子；再用淋洗液洗滌顆粒，僅將銅離子洗脫出來，實(shí)現(xiàn)混合金屬離子 溶液對(duì)銅離子分離的目的；所述淋洗液為檸檬酸、草酸、酒石酸、苯甲酸及其鹽中的一種或 二種以上的混合；所述磺化多孔聚苯乙烯-二乙烯苯顆粒的粒徑在0. 05mm~0. 2mm之間。
[0007] 所用的磺化聚苯乙烯-二乙烯苯為從南京麥科菲高效分離載體有限公司購(gòu)買，或 自行通過懸浮聚合法合成（通過加入聚苯乙烯和二乙烯苯的添加比來改變交聯(lián)度，通過控 制攪拌速率來改變粒徑大?。?。所用的固相萃取柱有兩種類型（注射器型和濾膜型），涉及 lmL、3mL、5mL、1OmL四種規(guī)格，均為直接從市場(chǎng)購(gòu)買。
[0008] 所述磺化多孔聚苯乙烯-二乙烯苯顆粒填裝在固相萃取柱中，含銅離子的混合金 屬離子溶液和淋洗液流過固相萃取柱時(shí)，與顆粒充分接觸，在柱頭施加正壓或在柱尾施加 負(fù)壓，加快溶液的流速，所用的設(shè)備為蠕動(dòng)泵、注射泵或注射器中的一種。
[0009] 所述淋洗液的濃度為0· 0001-2M。
[0010] 所述聚苯乙烯-二乙烯苯顆粒的交聯(lián)度為5% -50%。
[0011] 所述聚苯乙烯-二乙烯苯顆粒對(duì)銅離子的吸附容量在100~800mg/kg之間。吸 附容量過高會(huì)導(dǎo)致顆粒對(duì)金屬離子的吸附過強(qiáng)，難于選擇性地將其中一種金屬離子洗脫而 保留其它金屬離子，因而難于實(shí)現(xiàn)金屬離子的分離。吸附容量過低會(huì)導(dǎo)致混合樣品中的金 屬離子不能完全被顆粒吸附，導(dǎo)致金屬離子的損失，萃取效率降低。
[0012] 所述含銅離子的混合金屬離子樣品為液體樣品或固體樣品；液體樣品中，銅離子 的摩爾濃度為1X10 7~1X10 3M，其它金屬離子為常見的過渡金屬離子Pb2+、Ni2+、Zn2+、 Co2+、Cd2+以及Mn2+中的一種或二種以上，其金屬離子的摩爾濃度均為1X10 7~1X10 3M。
[0013] 本發(fā)明采用的磺化多孔聚苯乙烯-二乙烯苯顆粒的粒徑為0. 05mm~0. 2mm，這種 尺寸大小的顆粒在常壓下即可被液體完全浸潤(rùn)。當(dāng)將其填充在固相萃取柱中時(shí)，液體樣品 和淋洗液能夠在重力作用下從顆粒內(nèi)和顆粒間的孔隙流過，實(shí)現(xiàn)常壓下金屬離子的萃取和 分離。由于采用的淋洗液與銅離子之間的絡(luò)合常數(shù)明顯高于其它金屬離子，因此能夠率先 將銅離子洗脫出來，實(shí)現(xiàn)銅離子的選擇性分離。
[0014] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0015] 1)萃取富集和洗脫能在常壓下完成，無需高壓泵等設(shè)備；
[0016] 2)磺化顆粒具有良好的機(jī)械強(qiáng)度與化學(xué)穩(wěn)定性、較高的比表面積，不但可填裝成 固相萃取柱用于固-液萃取，還可用于固-固萃取；
[0017] 3)磺化顆粒通過洗脫再生可以被重復(fù)利用。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 實(shí)施例I
[0019] 取粒徑為0. 05mm，交聯(lián)度為35%，對(duì)銅的吸附容量為330mg/kg的聚苯乙烯-二乙 烯苯磺化顆粒200mg，裝入容積為lmL注射器型的空柱管中（空柱管長(zhǎng)65mm，內(nèi)徑6mm)，制 得常壓固相萃取柱。取金屬離子混合溶液（Pb2+，Cu2+，Ni2+，Zn2+，Co2+，Cd2+，Mn2+，各自濃度均為 1X10 5M)lmL直接加入到銅離子固相萃取柱上，在重力的作用下溶液從柱子下端流出，金屬 離子被吸附在顆粒表面；然后向柱子中加入0.0004M草酸淋洗，每次添加lmL淋洗液，洗出 的溶液用電感耦合等離子體-質(zhì)譜進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果證實(shí)，加入10次每次lmL淋洗液進(jìn)行淋 洗后，有且僅有銅離子能夠在第1-2次加入的淋洗液中被淋洗出來，即只在第1次加入的第 lmL中、或在第1和2次加入的第lmL和第2mL中僅有銅離子被淋洗出來，并且萃取效率達(dá) 到 98%。
[0020] 顆粒的再生：加入1M鹽酸2mL將柱中的其它金屬離子完全洗脫出來，并用水洗至 中性。將顆粒取出加熱烘干，實(shí)現(xiàn)再生。
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