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水体中重金属主要来自农药、医药、化工厂等工业废水,可通过食物链传递至人体,累积富集到一定浓度,可引发致癌、致畸、致突变等毒性效应,严重威胁人类健康。因此,水体中重金属监控至关重要。由于生物、环境、药物及食品等复杂样品中微量元素含量低,基质干扰严重,因此样品前处理,特别是分离富集技术,是微量元素分析的关键环节。光氧化还原法作为微量元素分析样品前处理方法和样品导入系统,在分析性能改善和环境友好两方面优势明显。纳米TiO2因其比表面积大、化学稳定性高、无毒、表面活性点丰富(羟基、Ti4+离子和02-离子),在固相萃取、光催化领域备受关注。但纳米TiO2粉体分离回收困难,光响应范围限于紫外波段,实际应用受到很大限制,TiO2的固定化及表面修饰成为必然。本文以价格低廉的纤维素滤纸作为固定纳米TiO2的载体,利用纳米Ti02表面羟基进行表面修饰,应用于天然水体中痕量金属的分析,具体情况如下:(1)通过溶胶-凝胶法,将纳米TiO2固定在纤维素滤纸上,形成附着牢固的纳米TiO2/纤维素滤纸复合物(TCP),解决纳米粉末的分离和回收问题。该吸附剂比表面积高、吸附容量大和抗干扰强,在pH值8.0,吸附时间3 h的条件下,TCP对有毒金属离子Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附率分别可达94.4%和95.5%,吸附容量分别超过259μ g和254 μg,干扰离子和腐殖酸共存不影响Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)富集。应用X射线荧光光谱技术(XRF)可免除洗脱操作,直接在TCP上定量分析镉和铅含量。对实际水样中镉和铅的富集倍数达103,检出限(3σ,n=11)分别是0.51和0.69 μg L-1,分析结果与ICP-MS法相近。(2)开发具富集、光催化和高选择性比色传感测定水样中铜新方法。以TCP为固相吸附剂,在pH值6.5,吸附时间3 h的条件下,对5.0 mg L-1 Cu(Ⅱ)的吸附率达96.1%,吸附量超过1.65 mg,共存金属离子和腐殖质不影响铜富集。利用TiO2光催化降解天然水体中腐殖质等有色基质,避免显色干扰。直接在TCP上滴加新亚铜灵指示剂,对Cu(Ⅱ)进行高选择性显色,结合Image J图像处理软件,分析颜色变化强度,定量Cu含量。该法适用于含铜浓度为0.5-50.0μgL-1的样品,相关系数为0.985,检测浓度低至0.5 μg L-1,对实际水样中铜富集倍数为104,测定结果与ICP-MS法相符。(3)基于表面修饰TCP光还原技术-富集方法测定水体中铬总含量。以阴离子染料酸性紫43为修饰剂,通过静电作用提高TCP对阳离子的吸附力,同时利用染料的光敏化作用提高TCP的光催化能力。在pH为6.5的条件下,经表面修饰后,TCP对Cr(Ⅲ)(1.5 mg L-1)的吸附率可由89.4%提高至92.7%,反应速率常数提高0.96倍,吸附量超过4.66 mg;对 Cr(Ⅵ)(1.5 mg L-1)的吸附率由 8.4%提高至 22.5%;光致 Cr(Ⅵ)(1.5 mg L-1)还原,转化率由77.9%提高至96.0%,当Cr(Ⅵ)浓度低于2.0 mg L-1,转化率均大于90%。Cr(Ⅵ)经光还原转化后,可与共存的Cr(Ⅲ)吸附富集于TCP上,经XRF定量分析铬总含量。本法适用于测定铬总浓度低于2.0 mg L-1的实际水样,富集倍数达250,检出限(3σ,n=11)为0.59 μg L-1,分析结果与ICP-MS法相符。