论文部分内容阅读
光催化氧化是绿色高效的高级氧化技术,是污染治理技术和样品分析前处理研究热点和前沿领域,具有效率高、能耗低、操作简便、反应条件温和、适用范围广及可减少二次污染等突出特点。固相萃取技术对分析物的回收率高,可去除干扰组分,少用或不用有机溶剂,可减少环境污染,能处理小体积试样,操作简单,省时,省力,易于自动化,在痕量物质分析预处理中日趋受到重视。纳米TiO2具有比表面积大、吸附能力强、无毒、价廉和使用寿命长、具有光催化降解性能等优点,在水质分析和光催化水体污染降解处理领域应用前景广阔。但纳米TiO2实际应用受限于:表面强极性,粒子表面能高,易团聚,有效作用面积下降;有机污染物在纳米TiO2表层覆盖率低,影响纳米TiO2对有机污染物的吸附和光降解性能;光响应范围限于紫外波段,难以有效利用太阳光;回收困难,因此必须对TiO2进行负载及改性。海洋中磷的可利用性影响海洋初级生产力、物种分布和生态系统的结构。在贫营养海域,可溶性磷浓度通常在nmol/L水平。浮游植物可利用可溶性有机磷（DOP）作为无机磷的替代来源。磷的生物地球化学循环研究必须有操作方便、成本低、可适用于发展中国家和船上使用的检测手段来测定痕量可溶性有机磷和无机磷的分析技术。有机磷农药是使用广泛、用量最大的杀虫剂。目前,有机磷农药测定一般采用气相色谱和高效液相色谱,测定准确、可靠、重现性好、检测限较低,但操作繁琐、需前处理和大量昂贵且有毒有机试剂,费时（2-4 h）、成本高（仪器成本和运行成本）,不适用于野外实时监测。因此,研发绿色、快捷、精确、成本适宜、便携、操作简单的检测新方法仍然是一个挑战。微囊藻毒素毒性很强,可对哺乳动物的肝脏和神经系统造成损害,危及饮用水安全。急需微囊藻毒素的有效处理方法。饮用水混凝沉淀、砂滤、吸附等处理方法不能有效去除。活性炭吸附可有效去除,但不能破坏有毒基团,易产生二次污染。生物法虽可完全降解,但降解周期长。化学氧化法可将微囊藻毒素彻底氧化成CO2和H2O等无害物质,即使部分氧化也可提高微囊藻毒素的可生化性,但处理成本高、存在二次污染等问题。开发新的治理技术迫在眉睫。通过本论文的研究,得出以下结论:（1）建立赖氨酸表面修饰Fe3O4@SiO2@TiO2预富集-分光光度法测定海水中可溶性痕量有机磷和无机磷新方法水热反应合成Fe3O4@SiO2@TiO2,经赖氨酸表面修饰后为固相吸附剂。当吸附剂浓度为1.2 mg/mL,对海水（pH=8.3）中可溶性磷富集30 min,吸附率可达到98.1%,以盐酸调节体系pH值至4.0,可有效洗脱磷,洗脱率为94.8%,富集倍数100倍。避光条件下,选择性吸附富集无机磷;再经紫外线照射,将有机磷转化为无机磷酸根,吸附富集、测定得可溶性总磷浓度,差减法得可溶性有机磷浓度。当可溶性磷浓度为3.4-1134 nmol/L时,线性良好,检测限可达1.33 nmol/L,已实际应用于南海海水和台湾海峡海水中可溶性无机磷和可溶性有机磷的检测,与镁引导共沉淀法相比无显著差异。（2）构建抗坏血酸表面修饰二氧化钛耦合薄层色谱法现场分离、可视化检测有机磷农药全分析系统首次将表面修饰纳米TiO2吸附洗脱分离和可见光光催化降解样品前处理技术引入薄层色谱法（TLC）,为TLC发展提供新思路。鉴于表面修饰纳米Ti02对不同有机磷农药亲合吸附性能的差异,在展开剂(正己烷:丙酮:甲醇:水=5:2:1.5:1.5（v/v）中展开分离12 min,可有效分离5种有机磷农药（毒死蜱、马拉硫磷、甲基对硫磷、辛硫磷、甲胺磷）;用350W氙灯模拟太阳光,光照20 min,可将有机磷转化为无机磷酸根,用钼酸盐显色,拍照,应用图像处理软件量化颜色强度,实现低成本、快速、简便、现场检测。线性浓度范围为19.3 nmol P·L-1至2.30μmol·P·-1,可达到生活饮用水对有机磷农药标准的检测要求。（3）建立5-磺基水杨酸修饰Fe3O4@SiO2@TiO2可见光光催化降解水体中微囊藻毒素新技术以5-磺基水杨酸修饰Fe3O4@SiO2@TiO2为催化剂,当催化剂用量1.2 mg/mL,在pH值4.0、微囊藻毒素-LR（MC-LR）起始浓度为70μg/L,经350W氙灯光照120 min,对MC-LR可见光光催化降解率可达98.6%,达到国家水质标准允许最高浓度（1.0μg/L）。本法提供了一种绿色、经济、高效、可重复使用的水体藻毒素治理新型催化剂。