碳納米管吸附劑固相萃取富集環境水樣中的有機污染物研究背景

更新時間：2009-09-03 18:10 來源：作者: 閱讀：1527

碳納米管(carbon nanotubes, CNT)是一種新型納米碳質材料，它是化學及材料科學研究領域繼C60富勒烯以后的另一重要發現。碳納米管具有獨特的機械性能、電子性能、化學性質和較大的表面積，這些性質在近年來已經引起了人們的高度重視。已有實驗證據表明碳納米管可以強烈吸附二惡英；也有報道認為碳納米管的內表面可以強烈吸附酶蛋白并使其構像固定下來，從而使其活性得以保持。這種存在于碳納米管和二惡英及其其他物質分子之間的強烈作用應該歸于碳納米管的獨特結構和性質，可能是由于碳納米管管壁結構中的層狀石墨烯碳原子結構與二惡英及其他物質分子結構中的苯環結構之間的強的結合力所致。碳納米管的管狀結構中存在的內外表面使其具有了較大的表面積也是可能的原因。以上事實說明，碳納米管具有作為固相萃取吸附劑而對某些化合物進行有效萃取的巨大潛力，值得研究探索。正是在這種情況下，本研究首次開展了對多壁碳納米管作為固相萃取吸附劑的研究探索工作。

研究方法和材料

研究方法采用離線操作方式進行，先將環境水樣過柱吸附，然后洗滌、洗脫，再將甲醇或乙腈洗脫液注射進樣進行高效液相色譜測定。固相萃取使用的多壁碳納米管的外徑為30到60 nm之間，比表面積為131.74 m2/g。該碳納米管的高放大掃描電鏡照片如圖1所示。

研究內容和結果

初步研究了多壁碳納米管作為環境水樣中污染物高效固相萃取吸附劑的可能性。結果表明多壁碳納米管可以很容易地從水溶液中定量吸附雙酚A、4-壬基酚、4-辛基酚、酞酸二乙酯、酞酸二正丙酯、酞酸二異丁酯和酞酸二環己酯等物質，被吸附于其上的這些物質也可用少量的甲醇或乙腈洗脫下來，據此使用多壁碳納米管建立了這些物質的固相萃取方法。該萃取方法具有回收率高，穿透體積和富集倍數大，吸附劑耐用等特點。另外，通過比較實驗發現：對某些極性較大的物質如雙酚A的萃取，多壁碳納米管的萃取效果優于C18鍵合硅膠、C60富勒烯與XAD-2共聚物；對另一些物質的萃取，多壁碳納米管的萃取效果也不亞于C18鍵合硅膠與XAD-2共聚物。

將該萃取方法與高效液相色譜結合，實現了對一些環境水樣如自來水、河水、海水和廢水等中的這些物質的分析，方法的檢測限對雙酚A、4-壬基酚、4-辛基酚、酞酸二乙酯、酞酸二正丙酯、酞酸二異丁酯和酞酸二環己酯等物質分別為0.083、 0.024、 0.018、0.18、0.23、0.48和0.86 ng mL-1。圖2是本方法富集后液相色譜測定所得色譜圖。