改性壳聚糖在环境痕量元素及其形态分析中的应用

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1、分类号VDC密级博士学位论文改性壳聚糖在环境痕量元素及其形态分析中的应用ApplicationofModifiedChitosanonSpeciationofEIⅣlronmental1raCeElemem11●rn1111作者姓名：代军学科专业：分析化学学院(系、所)：化学化工学院指导教师：任凤莲教授副指导教师：陶春元教授中南大学2012年6月答辩委员会主席——原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过

2、的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：豳銎日期：趁!兰年』月堑日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：皿导师签名——日期：业年五月堑日摘要环境问题是全球共同关注的一个热点，对环境污染物的监测分析已成为当今分析化学领域的一大热门。在

3、各种环境污染物中，环境痕量元素由于其对生命物质的营养和毒害双重作用而广受重视。环境痕量元素的生物有效性和毒性大小不仅与其总量有关，更主要取决于其存在的化学形态。对环境痕量元素进行形态分析对于掌握其毒性和了解其生物有效性具有重大的现实意义，元素形态分析目前已成为分析化学的一个前沿研究课题。环境痕量元素由于其含量非常低，一般在分析测定前都要进行预富集分离，常用的预富集分离技术有萃取、共沉淀、离子交换、吸附等。利用生物吸附剂吸附的预富集分离方法由于其取材来源广、成本低、操作简单而吸引了众多研究者的兴趣。壳聚糖(CTS)就是这样的一种生物吸附剂，关于壳聚糖已有大量研究报道，但是将改性壳聚糖应用于痕量

4、元素形态分析的研究却比较少。本论文以壳聚糖的改性及其在环境痕量元素形态分析中的应用为研究内容，主要工作和创新点如下：(1)、合成了二乙烯三胺交联壳聚糖(DCCTS)，并将其应用于无机硒和砷的形态分析。利用红外光谱和扫描电镜对DCCTS进行了结构表征，研究了DCCTS对Se(VI)和Se(IV)、As(V)和As(III)的吸附行为，结果表明，在pH=3．6时，DCCTS对Se(VI)的吸附率达94％，对Se(IV)的吸附率只有5％左右，所以在pH=3．6时，DCCTS能选择性富集分离se(vI)；在pH=3．0时，DCCTS对As(V)的吸附率达96％，对As(III)的吸附率小于lO％，所

5、以在pH=3．0时，DCCTS能选择性富集分离As(V)。以DCCTS为富集分离剂，电感耦合等离子体发射光谱法(ICP．OES)和石墨炉原子吸收光谱法(GF．从S)为检测手段，分别测定了环境水样中sewI)和So(IV)、As(V)和As(III)形态，获得了满意的结果。(2)、制备了氯化胆碱接枝壳聚糖(HGCTS)，并将其应用于无机铬的形态分析。研究了HGCTS对Cr(VI)和Cr(III)的吸附行为，结果表明，在pH=4．0时，HGCTS对Cr(VI)的吸附率达97％，对Cr(III)的吸附率只有5％左右，所以在pH=4．0时，HGCTS能选择性富集分离Cr(VI)。HGCTS对Cr(V

6、I)的吸附机理为静电引力和离子交换作用，吸附符合Langmuir模型和准二级动力学模型。以HGCTS为富集分离剂，火焰原子吸收光谱法为检测手段，构建了一种新的测定环境水样中Cr(VI)和Cr(III)形态的方法。(3)、制备了氨基硫脲接枝壳聚糖(AGCTS)，并将其应用于Mn(II)和Mn(VII)的形态分析。研究了AGCTS对Mn(VII)和Mn(II)的吸附行为，结果表明，在pH=3．3时，HGCTS对Mn(VII)的吸附率达96％，对Mn(II)的吸附率只有4％左右，所以在pH=3．3时，AGCTS能选择性富集分离Mn(VII)。考察了溶液pH、温度和接触时间等因素对吸附的影响。以AG

7、CTS为富集分离剂，石墨炉原子吸收光谱法为检测手段，构建了一种新的测定环境水样中Mn(VII)和Mn(II)形态的方法。(4)、合成了氨基乙酸交联壳聚糖(ACCTS)，并将其应用于Sb(III)和Sb(V)的形态分析。研究结果表明，未用吡咯烷二硫代氨基甲酸铵(APDC)络合时，ACCTS对Sb(III)和Sb(V)的吸附率都不高，用APDC络合后，在pH=5．0时，ACCTS对Sb(III)．APDC的吸附率