環(huán)境工程試驗二

1、?環(huán)境工程實驗二實驗指導書適用專業(yè)：環(huán)境工程編制人：唐建設編制時間：2021.12.25實驗一臭氧高級氧化技術降解有機污染物有機污染物在水體中的臭氧聯合光化學降解強烈地影響著它們 在水中的歸宿,因而對水體中有機污染物臭氧聯合光化學降解的研究 已成為水環(huán)境化學的一個重要的研究領域. 目前,臭氧聯合光降解技 術已成為許多難降解有機污染物的有效去除手段.水體中有機污染物臭氧聯合化學氧化降解規(guī)律的研究主要包括 兩方面的內容.一是研究其降解速率及影響因素；二是研究有機污染 物降解產物,包括中間產物的毒性大小.更值得注意的是高級氧化的 聯合效率和污染物的降解行為并不一定具有相加作用.一、實驗目的測定藏紅在

2、臭氧化學降解作用下的降解速度,并求得速率常數.二、實驗原理溶于水中的有機污染物,在紫外光的作用下分解,不斷產生自由 基,除自由基外,水體中還存在有單態(tài)氧,使得天然水中的有機污染 物不斷地被氧化,尤其當水中共存臭氧時,臭氧的強氧化性,能聯合 化能氧化快速降解污染物.因此,臭氧聯合過氧化氫降解是天然水體 有機污染物的自凈途徑之一.天然水體中有機污染物的光降解速率為：-dc/dt = KcOx對上式積分得：ct=c0*exp(-k*t)時間為t時測式中：c0天然水體中有機物起始濃度；ct得有機物的濃度;得到的衰減曲線的斜率本實驗在含藏紅的蒸儲水溶液中參加臭氧作為氧化劑,模擬含酚天然水進行臭氧聯合光降

3、解實驗.藏紅的測定是根據藏紅水溶液呈紅 色,在510 nm處有最大吸收.在一定濃度范圍內,藏紅的濃度與吸 光度值成線性關系.三、儀器和試劑1 .儀器可見光分光光度計；高壓汞燈,450W.2 .試齊I(1)藏紅的標準儲藏液：1000 mg/Lo(2) 50 mg/L藏紅標準中間液：取藏紅標準儲藏液5 mL稀釋至100 mL.(3)緩沖溶液：稱取20 g氯化鏤溶于100 mL濃氨水中.(4) 0.36%過氧化氫溶液：取過氧化氫溶液3.0 mL稀釋至250 mL.(5)待降解藏紅溶液：取 1000 mg/L的藏紅標準儲藏液 5.0 mL于250 mL容量瓶中,用二次水稀釋至刻度,搖勻待用(用前現配)

4、.四、實驗步驟1.標準曲線的繪制分別取50 mg/L的藏紅標準中間液0、1.00、1.50、2.00和3.00 mL于25 mL比色管中,加少量二次水,然后參加 0.5 mL緩沖溶液(在 通風條件下進行),最后用二次水定容至25 mL,放置15min后,在分光光度計上,于510nm波長處,用1 cm比色皿,以空白溶液為參比,測量吸光度.以吸光度對濃度作圖繪制標準曲線.2.O3降解實驗將待降解的藏紅溶液置于1000 mL三角燒瓶中,接通O3發(fā)生 器,并密封三角燒瓶,密封口處接出一根連通管,通往屋外,將裝置 置于光降解儀器中.通入O3后,每隔5 min取一次樣,每次取3.0 mL, 共取 10 次

5、樣,分另U在 t=0、1、5、10、20、40、60、80、100、160 min 時取樣.分別置于有編號的25 mL比色管中,根據與步驟1相同的方 法測定吸光度.五、數據處理由標準曲線上查得不同時間光降解溶液中苯酚所對應的濃度值, 繪制lncjct關系曲線,求得K值.六、思考題1 .討論實驗過程中出現的現象.2 .本實驗所用紫外燈的光譜有何特征？實驗二鐵鹽處理高濃度有機廢水Fenton法即亞鐵鹽和H2O2的組合,芬頓Fenton試劑對有機污染 物的化學降解是前景廣闊的高級氧化技術,具有反響快、降解完全等 優(yōu)點：1、了解芬頓試劑氧化降解水中有機污染物如亞甲基藍、農藥的 原理；2、熟悉芬頓試劑的

6、制備、操作過程和影響因素.一、實驗原理：過氧化氫與亞鐵離子結合形成的芬頓Fenton射劑,具有極強的 氧化水平,具氧化機理主要是在酸性條件下,利用亞鐵離子作為過氧 化氫分解的催化劑,反響過程可以生成反響活性極高的羥基自由基, 其具有很強的氧化水平.羥基自由基可進一步引發(fā)自由基鏈反響, 從 而降解大局部有機物,甚至使局部有機質到達礦化.Fenton試劑能通 過催化分解產生羥基自由基HO-進攻自由分子,并使其氧化成CO2, H2O等無機物質.過氧自由基反響的一般過程為：Fe2+ + H2O2 - Fe3- - HO* + OH-(1)Fe3+ + H2O2 - Fe2+ + H00*-H+(2)F

7、e2+ + HO* f Fe3+ + OH-(S)Fe34- + HOO- f Fe2+ + 02 + H+(4)Fe2+ + HOO* - Fe3+ + HO2-<5)(7)HO- + H2O2 - HOO*+ H2O(6)HOO- + H2O2 - H0-+ H20 + 02 反響體系十分復雜,其關鍵是通過Fe2+在反響中起激發(fā)和傳遞電子的作用,使鏈反響可以持續(xù)進行直至 H2O2耗盡.芬頓試劑降解有機物一般在酸性條件下進行,pH對降解影響大.pH過高時,一是隨著pH的升高,H2O2的穩(wěn)定性降低,高pH會造 成H2O2的分解；二是較高的pH對反響1的抑制作用,不利于 HO?的產生,式1

8、是產生HO?的主要反響；三是Fe2+易形成FeOH3 膠體或Fe2O3?nhbO無定形沉淀,導致體系的催化活性下降或消失.pH 過低時,H+是 HO?勺去除劑J: H+ + HO? + Fe2+ = H2O + Fe3+, 這也不利于HO?的產生.因Fenton試劑處理的最優(yōu)PH為3-5,所以 取定pH=4來測定.另外,FeSOk和H2O2的量和配比也會影響芬頓 試劑的氧化降解性能.二、實驗目的通過此實驗使學生熟悉過氧化氫-鐵鹽處理高濃度有機廢水的機理、掌握該實驗的操作技能,使學生能明確影響過氧化氫-鐵鹽處理有機廢水的因素,并探尋最正確處理方法.并使學生學會有機污染物的 降解評價方法等.三、試

9、劑與儀器1、亞甲基藍固體2、亞甲基藍操作液50 mg/L 1500mL3、30% w/w H2O2 溶液,密度 1.11g/mL4、七水硫酸亞鐵固體FeSO4 . 7H2O5、NaOH 溶液1 mol/L6、H2SO4 溶液1 mol/L分光光度計 每組一臺；pH計一臺；比色管9根每組；燒杯250ml, 5個每組；100ml, 1個每組；容量瓶1000ml 一個每組；500ml二個 每組；玻棒每組3根；計時器1個每組；電子天平每組一臺；量 筒100ml 一個每組；各類移液管等1ml, 5ml, 10ml各一根每組；攪 拌機2臺每組.四、實驗步驟1、溶液配制稀釋：把100mg/L的亞甲基藍儲藏液

10、稀釋 2倍至1000mL和500mL 選做局部容量瓶中,獲得50mg/L的亞甲基藍操作液自行計算2、標準曲線制作分別吸取亞甲基藍操作液50mg/L 0, 0.5, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 20 mL于50mL的比色管中,定容,獲得亞甲基藍標準溶液；將 標準溶液置于光徑為1cm的比色皿中,用分光光度計在波長 665 nm 下測定吸光度；繪制標準曲線.3、亞基甲基藍降解Fe2+濃度影響取4份100mL的亞甲基藍操作液50mg/L到4個燒杯中,調 節(jié)pH至23之間；4個燒杯中分別參加 0g, 0.01g, 0.05g, 0.1g的 七水硫酸亞鐵固體,攪拌,再分別參加 1g的H2O2,并

11、同時開始計 時,攪拌；10分鐘、20分鐘、30分鐘后,各取樣2ml,于665nm 波長處比色測定,記錄數據.參加 2-5ml的H2SO4 1M溶液去除 黃色氫氧化鐵的干擾； 找出亞鐵離子的最正確投加量.H2O2濃度影響取4份100mL的亞甲基藍操作液(50mg/L)到4個燒杯中,調 節(jié)pH至23之間；4個燒杯中分別參加前面實驗得出的最正確投加量 的七水硫酸亞鐵固體,攪拌,再分別參加0.1g, 0.5g, 1g, 1.5g的H2O2,攪拌,同時開始計時；10分鐘、20分鐘、30分鐘后, 各取樣2ml,于665nm波長處比色測定,記錄數據.參加 2-5ml的 H2SO4 (1M)溶液去除黃色氫氧化

12、鐵的干擾； 找出H2O2的最正確投 加量.選做局部：PH各取廢水50 mL于4個燒杯中.力口入H202, FeSO溶液最正確,分別用 HCl和NaOH調節(jié)pH為2、4、6、8,在室溫下置于恒溫振蕩器上振 蕩2 ho過濾,取上清液測定其COD氨氮,硫酸根,PH,電導率, 計算去除率,根據數據測定濃縮水的最正確PH(4)反響時間各取廢水50 mL于五個燒杯中.分別投加H202 2 mL, FeSO 3 mL, 調節(jié)pH到最正確,在室溫下置于恒溫振蕩器上攪拌0. 5、1、1. 5、2、 2. 5 h,過濾,取上清液測定COD氨氮,硫酸根,PH,電導率,計 算去除率,計算最正確反響時間.(5) H20

13、2的投加方式上述最正確反響條件下嘗試H202分兩次投放,總量不變,取上清液測 定COD氨氮,硫酸根,PH,電導率,計算去除率.(6)溫度最正確條件下,設置溫度為20、40、60、80度,測最優(yōu)溫度(7)參加催化劑最正確條件下,力口入FeSO47H20, Fe (鐵粉,鐵屑),TiO2,活性炭等 均有催化劑,尋找最好催化劑,嘗試最優(yōu)催化劑用量.(8) UV/Fenton 法可以考慮在最優(yōu)條件下,采用紫外或可見光照射五、計算及數據處理降解率() = (1-C1/C0) 100%其中C0為初始溶液的亞甲基藍濃度C1為氧化降解后溶液的亞甲基藍濃度繪制降解率vs.Fe2+濃度曲線繪制降解率VS.H2O2

14、濃度曲線繪制降解率vs.起始pH曲線(選做)六、思考題1、試簡述芬頓試劑在污染限制中的適用范圍 和應用特點.2、試簡述芬頓試劑降解亞甲基藍的根本原理.3、影響芬頓試劑降解亞甲基藍的因素有哪些？實驗三零價鐵制備與硝酸鹽的處理一、實驗原理零價鐵電負性較大,具有較強的復原性.零價鐵可以有效地去除 水體中硝酸鹽、氯代脂肪炫類,尤其對氯代烷炫具有較強的降解能 力.但是普通鐵粉的反響活性比擬低,只能局部降解氯代有機化合物, 且反響速率較慢,同時由于在鐵顆粒外表會形成外表鈍化層, 導致鐵 的復原活性隨時間下降.納米鐵顆粒因其粒子的直徑小,顆粒的比表 面積和外表能大,從而具有優(yōu)越的吸附性能和很高的復原活性.

15、利用 納米顆粒特有的外表效應和小尺寸效應, 可以提升零價鐵顆粒的反響 活性和處理效率.二、實驗目的通過此實驗使學生了解零價鐵的制備方法,掌握零價鐵的化學還 原制備方法,了解制備材料的表征技術,使學生學會零價鐵的制備. 在實驗過程中讓學生明白零價鐵處理硝酸鹽的機理, 學生實驗中探尋 零價鐵處理硝酸鹽的影響因素,并確定最正確條件.三、試劑與儀器722型分光光度計1臺；125W高壓汞燈1支；反響器1個; 充氣泵1個；恒溫水浴1套；磁力攪拌器1臺；離心機1臺；臺秤1 臺；秒表1塊；移液管10mL 2支；500 mL量筒1支；吸耳球； 離心管6支.甲基橙貯備液1000mg/L 四、實驗步驟1 . 了解可

16、見光分光光度計的原理與使用方法,參閱有關教材及 文獻資料.2 .調整分光光度計零點翻開722型分光光度計電源開關,預熱至穩(wěn)定.調節(jié)分光光度計 的波長旋鈕至462nm.翻開比色梢蓋,即在光路斷開時,調節(jié)“0旋鈕,使透光率值為0.取一只1cm比色皿,參加參比溶液蒸儲水,擦 干外外表光學玻璃面應用擦鏡紙擦拭,放入比色梢中,保證放蒸 儲水的比色皿在光路上,將比色梢蓋合上,即光路通時,調節(jié)“100旋鈕使透光率值為100%.3 .零價鐵的制備配制0. 01mol /L的FeSO4 7H2O水溶液50 mL ,然后參加一定 量乙醇乙醇:水=1 ： 91 ： 1,機械攪拌使之充分混合.配制0. 03 mo l

17、 /L的NaBH4水溶液.機械攪拌條件下,將50 mL NaBH4水溶 液迅速添加到50mL FeSO4 7H2O水溶液中,繼續(xù)攪拌數秒鐘,溶液 變?yōu)楹谏珪r停止攪拌.用磁選法選出.先用蒸儲水充分洗滌3次.然后用丙酮充分洗滌3次.并保存于丙酮中.4 .硝酸根催化復原進行硝酸根催化反響實驗時,首先向反響器內參加10mL的1000 mg/L的硝酸根,并力口 480mL水稀釋,配成 500mL的20 mg/L 的硝酸根溶液,然后參加 0.2g納米零價鐵催化劑,攪拌使之懸浮.避光充空氣攪拌30min,使硝酸根在催化劑的外表到達吸附/脫附平 衡,移取10mL溶液于離心管內,每隔5min移取3mL反響液,經

18、離 心別離后,取上清液進行可見分光光度法分析.5 .硝酸根測定：采用紫外吸光分光光度法法測定硝酸根離子濃度.采用722型可見分光光度計,通過反響液的吸光度A測定來監(jiān)測硝酸根的分解效果.在 0-20 mg/L范圍內,硝酸根溶液濃度與其220nm-2*275 nm值呈極顯著的正相關.五、數據處理5.1 設計實驗數據表,記錄溫度.A0,A等數據；硝酸根降解率.t/minAA o A1 /AIn ( 1 /A)015101530601202405.2 采用積分法中的作圖法由實驗數據確定反響級數.根據本實驗的原理局部知道,該反響是個外表催化反響,而一般外表催化反響更多的是零級反響；降解硝酸根的反響是一級

19、反響：即ln(1/A)= kit + 常數顯然,以濃度ln(1/A)對時間t作圖：求得直線的斜率k1=min-1計算硝酸根催化降解的半衰期t1/2.硝酸根降解率計算：T = (c0-c) /c0,其中c0為前降解液濃度,c 為降解后的濃度.由于硝酸根溶液濃度和它的吸光度呈線性關系,所以降解率又可以由吸光度計算,即 刀二(A0-A) /A0,其中A0為前降解液吸光度, A為降解后吸光度.繪制刀的線性關系線六、思考題1、實驗中,為什么用蒸儲水作參比溶液來調節(jié)分光光度計的透 光率值為100%? 一般選擇參比溶液的原那么是什么？2、硝酸根溶液需要準確配制嗎？3、硝酸根催化降解速率與哪些因素有關?實驗四

20、復合污染對土壤尿酶活性影響實驗一、實驗原理土壤中存在各種各樣的酶,它們主要來自于土壤中的微生物. 土 壤酶是一種生物催化劑,土壤中各種各樣的生化過程是在這些酶的參 與下完成的.土壤酶活性反映了土壤中進行的各種生物化學過程的動 向和強度,對土壤肥力的形成和提升以及對土壤生態(tài)系統的物質循環(huán) 具有重要意義.農藥施用后,一局部附著于植物體上,或滲入株體內殘留下來, 使糧、菜、水果等受到污染；另一局部散落在土壤上有時那么是直接 施于土壤中或蒸發(fā)、散逸到空氣中,或隨雨水及農田排水流入河湖, 污染水體和水生生物.農藥的殘留性是指農藥施用后在環(huán)境及生物體 內殘存時間和數量的行為特征,主要取決于農藥的降解性能,

21、與農藥 的物理行為移動性也有一定的關系.農藥可通過揮發(fā)、擴散、遷移、 吸附的降解作用,殘留量逐漸降低.農藥在土壤環(huán)境中殘留期的長短, 受農藥性質、環(huán)境條件與施藥方式等諸多因素共同影響.二、實驗目的通過此實驗讓學生明白復合污染概念與趨勢, 復合污染的研究方 法,土壤污染的表征手段,實驗過程中使學生明白尿酶對土壤指標的 意義與土壤尿酶的測定方法,實驗結果使學生掌握復合污染對土壤尿 酶的影響結果.三、試劑與儀器儀器：紫外可見分光光度計、攪拌器、離心機、離心管、烘箱試劑：檸檬酸、氫氧化鉀、乙醇、次氯酸鈉、尿素、硫酸鏤、甲苯、安替比林、磷酸、二乙酰一腸、異丙醇耗材：50ml離心管、5ml離心管、100m

22、l容量瓶、500ml燒杯、 吸水紙、100ml三角燒瓶、250mL三角燒瓶、無水乙醇等四、實驗步驟1 .溶液配制(1) 10%尿素用電子天平稱取 10g尿素,溶于少量蒸儲水,將溶液移至 100mL容量瓶,用蒸儲水定容至100mL.(2)檸檬酸鹽緩沖夜(pH6.7)用電子天平分別稱取18.4g檸檬酸和14.75g氫氧化鉀分別溶于蒸 儲水,然后將兩溶液合并.合并后用 1mol/L氫氧化鈉溶液將pH調 節(jié)到6.7,用水稀釋至1000毫升,保存?zhèn)溆?(3)苯酚鈉溶液(1.0mol/L)在通風廚內用電子天平稱取 62.5g苯酚,將苯酚溶于少量乙再 參加2ml甲醇和18.5ml丙酮,用乙醇稀釋至100ml

23、(A),存于冰箱中.用電子天平準確稱取 27g氫氧化鈉溶于水,用蒸儲水定容至 100ml (B).將AB溶液保存于冰箱中.使用前將2溶液各20ml混合,用蒸儲水定容至100ml.(4)次氯酸鈉溶液原試劑活性氯含量為10%.取9ml原試劑,用水稀釋至100ml,此時活性氯的濃度為0.9%,溶液穩(wěn)定.(5)氮的標準溶液的配制用電子天平精確稱取0.4717g硫酸鏤溶于水并稀釋至1000ml, 得到1ml含有0.1mg氮的標準溶液.2 .土樣處理2.1 取菜地5-10層土壤三份,一份高溫滅菌,一份對照,一份加1mg/L草甘瞬.2.2 稱取2.5g 土樣于50ml帶蓋塑料管中2.3 向塑料管中參加1ml

24、甲苯(以能全部使土樣濕潤為度),放置 15min.2.4 再參加5ml10%尿素和10ml檸檬酸緩沖夜(pH6.7),并仔細 混合.2.5 將塑料管蓋去掉,用保鮮膜封口,并將保鮮膜上扎孔,以保 證土壤微生物進行有氧呼吸.2.6 將塑料管放入37.恒溫箱中避光培養(yǎng)24h.3 .氨氮測定3.1 培養(yǎng)結束后,用蒸儲水稀釋至刻度,仔細搖蕩,將懸液用致 密濾紙過濾與三角瓶中.3.2 顯色：吸取3ml濾液于50ml容量瓶中,參加10ml蒸儲水,充分振蕩,放置20min,用水稀釋至刻度,那么溶液呈現靛酚藍色.3.31 h內靛酚的藍色在1h內保持穩(wěn)定,在分光光度計上用1cm液梢于578nm處進行比色.五、數據

25、處理氨氮標準曲線稀釋倍數氨氮濃度A高溫滅菌土樣中氨氮濃度稀釋倍數A計算氨氮濃度計算氨氮濃度*稀釋倍數正常土樣中氨氮濃度稀釋倍數A計算氨氮濃度計算氨氮濃度*稀釋倍數除草劑處理土樣中氨氮濃度稀釋倍數A計算氨氮濃度計算氨氮濃度*稀釋倍數六、思考題1 .土壤中氨氮含量反映什么?2 .尿酶活性對土壤的意義？實驗五液液分配-色譜測定水中農藥一、實驗原理萃取是指用一種溶劑把溶質從它的一種溶劑所組成的溶液中提 取出來的方法.為了把兩種互不相溶的液體分開,常使用分液漏斗進 行分液操作.目的是別離一種溶質在互不相溶的溶劑里溶解性不同的 液態(tài)混合物.起其用可將液態(tài)混合物中某種成分提取出來.二、實驗目的通過此實驗使學

26、生了解液液分配萃取液體樣品中目標化合物的 前處理方法的原理,學會液分配萃取萃取方法及考前須知, 掌握液相 色譜測定有機磷農藥的方法.同時了解環(huán)境樣品中污染物測定的根本 步驟等.三、試劑與儀器儀器：液相色譜儀、旋轉濃縮儀、抽氣泵試劑與耗材：10mL移液管、洗耳球、100mL分液體漏斗、50mL 分液體漏斗、乙睛、正己烷、二氯甲烷、氯化鈉、 四、實驗步驟1 .溶液配制配制一定濃度的農藥水溶液,將農藥標準品吸取一定體積,參加 500mL的蒸儲水中,配制農藥工作液.2 .水中農藥萃取a.關閉分液漏斗下活塞,量取 30mL水溶液,從上口介入分液 漏斗中,再量取20mL有機溶劑,一并參加,蓋好上活塞.b.

27、用右手壓住分液漏斗口部,左手握住活塞局部,把分液漏斗倒轉 過來振蕩,使兩種液體充分接觸,振蕩后翻開活塞,是漏斗內氣體放 出.抹上凡士林檢漏,關閉下口,從上口參加溶液,蓋上蓋子,左手 握上口局部,右手握旋鈕局部,搖勻,下口朝上,旋鈕翻開放氣,重 復操作,到適宜的時候,掛在分液鐵架臺上,翻開上口,靜置,充分 沉降后,翻開下口,分出下層液,上層液從上口倒出.c.將分液漏斗放在鐵架臺上,靜置.d.待液體分層后,將分液漏斗頸上的玻璃塞翻開,或使塞上的 凹梢或小孔對準漏斗上的小孔,再將分液漏斗下面的活塞擰開, 使下層液體慢慢沿燒杯壁而流下.注意問題：用分液漏斗前,先檢查上、下活塞處是否漏水液,不漏者才 能

28、使用.分液時,分液漏斗下口尖端要與燒杯內壁接觸.分液時,下層液體恰好流盡時,即關閉活塞.分液完畢,上層液體要從分液漏斗上口倒出.3 .濃縮將混合在一起的萃取液傾倒入濃縮瓶中, 濃縮蒸發(fā)掉溶劑,并轉 移定容至5mL容量瓶中,待測.4 .測定將5mL容量瓶中液體以液相色譜測定,根據標準曲線定量分析.五、數據處理水樣農藥濃度農藥水樣取樣體積萃取溶劑種類萃取溶劑體積萃取次數濃縮體積定容體積測定峰高測定峰面積標準曲線計算定容后濃度計算原水樣中濃度加標回收率六、思考題1.液液分配原理?實驗六固相萃取-色譜測定水中農藥一、實驗原理液液分配LLE有許多局限性,例如需要大量不互溶溶劑；樣 品處理步驟復雜；樣品回

29、收率和精密度不理想；處理過程中乳液的形 成,和溶劑蒸發(fā)時產生的樣品損失等等.固相萃取SPE主要用于樣品分析前的凈化或濃縮富集.與傳 統的液-液萃取相比,由于其采用了高效、高選擇性的固定相,能顯 著減少溶劑用量,簡化樣品預處理過程,同時所需費用也有所減少, 一般來說,固相萃取所需時間為液-液萃取的1/12,費用為液液分配 的1/5.固相萃取能用于氣相色譜、液相色譜、紅外光譜、質譜、核 磁、紫外和原子吸收等各種分析方法的樣品預處理.正由于固相萃取柱獨特的性能,自70年代問世以來,其全球需求量迅速增長.總的來講,固相萃取法改良了樣本制備技術：1可批量進行；2節(jié)省時間；3減少溶劑使用和廢物產 生；4多

30、種鍵合固定相選擇性；5可富集痕量分析物；6可消 除乳化現象；7易于自動化；8回收率高、重現性好.一個固相萃取柱由三局部組成：1柱管；2燒結墊；3固 定相.柱管由血清級的聚丙烯制成,一般做成注射器形狀.一些廠家也 提供玻璃的柱管.柱管下端有一突出的頭,此頭的尺寸已標準化,可用于各種不同的固相萃取多管真空裝置燒結墊除能固定固定相外,也能起一些過濾作用.聚乙烯是常見 的燒結墊材料,對于特殊要求也可采用特氟隆或不銹鋼片.固定相是固相萃取柱中最重要的局部. 最常見的固相萃取固定相 是鍵合的硅膠材料.一般采用孔徑 60A不規(guī)那么形狀的40u硅膠微粒 作為原材料,然后將各種官能團鍵合上去.也有一些非硅膠基質

31、的固 定相被廣泛應用.其一般操作步驟是：液態(tài)或溶解后的固態(tài)樣品倒入活化過的固相 萃取柱,然后利用抽真空、加壓或離心等方式使樣品進入固定相.為 了同時處理多個樣品,往往需要一個固相萃取柱多管真空裝置. 一般 來說,固相萃取柱將保存所需要的組分和類似的其他組分,并盡量減少不需要的樣品組分的保存.弱保存組分的樣品可用一溶劑沖洗掉, 然后用另一溶劑把感興趣的分析物從固定相上洗脫下來.另外,也可讓感興趣的組分分析物直接通過固定相而不被保存,同時大局部 干擾物質被保存在固定相上,從而得到別離.在多數情況下,使分析 物得到保存更有利于樣品凈化.固相萃取柱類型1、鍵合相技術固相分配柱技術2、固相吸附柱技術在細

32、的、分散的載體或固定相外表涂有一層與流動相互不相 溶的固定液或化學鍵合相,當液體流動相流經固定相時,由于有很大 的界面,使分析物和提取物在兩相間按分配系數分配.分析物與提取物的別離水平取決于:1、兩相間極性的差異.2、物質在兩相間的親和力和溶解度.固定相：涂漬在惰性載體上的液體或化學鍵合在載體上的各種有 機基團.流動相：與固定相互不相溶的液體.流動相中的樣品組分在兩相 間進行平衡分配,由于樣品組分在兩相中的相對溶解度不同,以不同的速度流出色譜柱而得到別離.選擇適宜的固定相和流動相,可對非常廣泛樣品類型進行別離.目前常用的多為化學鍵合固定相,是利用化反響的方法,通過化學鍵把不同極性化合物鍵合到載

33、體外表.先將硅膠進行酸洗、中和、 枯燥活化,使其外表保持自由硅醇基,如酯化鍵合,又如聚合鍵合固 定相：I I I CI3SiR I I I CI3SR-Si O-Si-O-Si- -Si- 0 - Si-O-Si-I I I I / OH OH OH OH Si / OH R RRRRHO-Si-OK Si - 0 - Si - 0 - Si / W 0 0 0 0 0-Si - 0 - Si - 0 - Si - - 0 - Si - 0 Si -R為十八烷基-C18,辛烷基-C8,苯基C6或C2等, 采用極性強的溶劑做流動相,如水、甲醇、乙睛等.R也可以是CN、苯基等基團,采用極性弱的溶劑

34、為流動相.正相色譜與反相色譜的區(qū)別可用下表來說明：正相 反相固定相極性極性大或中等極性小或中等柱溶劑極性極性小或中等極性大或中等樣本洗欠序三酸性先出來 板性強先出來增加溶極性降低洗脫時間增加洗脫時間即加水固定相的別離選擇性決定于可被保存組分的保存強度；所以固定相的選擇將取決于分析物質和樣品溶劑的性質.分析物的極性與固定相極性非常相似時, 可得到分析物的最正保證 留,兩者極性越相似保存越好,所以要盡量選擇極性相似的固定相. 正相固定相如CN、Si、NH2都是極性的,用來保存萃取極性物 質.而C® Cg、C7 PH等都是反相固定相,用來保存萃取非極 性分析物.當分析物極性適中時,正、反相

35、固定相都可使用.固定相的選擇還受樣品溶劑強度的制約,弱溶劑會增強分析物在 吸咐劑上的保存,樣品溶劑強度相對該固定相應該較弱.對于正相和反相來說,組分在固定相上的保存或洗脫直接與溶劑 極性有關,溶劑的極性決定溶劑的強度.在洗脫被保存組分時,強溶 劑的用量比弱溶劑小.對于正相固定相,溶劑強度隨其極性增加而增 加.對于反相固定相,溶劑強度隨其非極性增加而增加.常用的溶劑 有水、甲醇、異丙醇和乙睛,有時也用丙酮和二氯甲烷.二、實驗目的通過此實驗使學生了解固相萃取樣品前處理的原理與方法,學會固相萃取儀的使用方法及考前須知,掌握液相色譜測定鄰苯二甲酸酯 的方法.同時了解環(huán)境樣品中污染物測定的根本步驟等.三

36、、試劑與儀器儀器：液相色譜儀、旋轉濃縮儀、抽氣泵、固相萃取儀、氮吹儀試劑與耗材：10mL移液管、洗耳球、乙睛、正己烷、二氯甲烷、 氯化鈉、甲醇、氮氣四、實驗步驟1 .溶液配制配制一定濃度的農藥水溶液,將農藥標準品吸取一定體積,參加 500mL的蒸儲水中,配制農藥工作液.2 .固相萃取(1 )柱子預處理 conditioning (固定相活化)(Column solvation/pre-equilibration)活化的目的是創(chuàng)造一個與樣品溶劑相容的環(huán)境并去除柱內所有 雜質.通常需要兩種溶劑來完成上述任務,第一個溶劑(初溶劑)用 于凈化固定相,另一個溶劑(終溶劑)用于建立一個適宜的固定相環(huán) 境使

37、樣品分析物得到適當的保存.每一活化溶劑用量約為12ml/100mg 固定相.終溶劑不應強于樣品溶劑,假設使用太強的溶劑,將降低回收率. 通常采用一個弱于樣品溶液的溶劑不會有什么問題.值得注意的是, 在活化的過程中和結束時,固定相都不能抽干,由于這將導致填料床 出現裂縫,從而得到低的回收率和重現性,樣品也沒得到應有的凈化. 如果在活化步驟中出現干裂,所有活化步驟都得重復.(2) 上樣 10ad sample (Apply sample)上樣步驟指樣品參加到固相萃取柱并迫使樣品溶劑通過固定相 的過程,這時分析物和一批樣品干擾物保存在固定相上.為了保存分析物,溶解樣品的溶劑必須較弱.如果溶劑太強,分

38、 析物將不被保存,結果回收率將會很低,這一現象叫穿漏 (breakthrough).盡可能使用最弱的樣品溶劑,可以使溶質得到最強 的保存或者說最窄的譜帶.只要不出現穿漏,允許采用大體積的上樣 量(0.51L).有時候固體樣品必須用一個很強的溶劑進行萃取,這樣的萃取液 是不能直接上樣的.所以萃取液要用一個弱溶劑稀釋以得到一個適宜 的溶劑總強度進行上樣.例如一個土壤樣品,采用50%甲醇萃取,得 到2ml萃取液,用8ml水稀釋,得到10%的甲醇溶液,這樣就可以 直接上反相固相萃取柱而不存在穿漏問題.(3) 淋洗 Rinse (Interference elution)分析物得到保存后,通常需要淋洗固

39、定相以洗掉不需要的樣品組 分,淋洗溶劑的洗脫強度是略強于或等于上樣溶劑.淋洗溶劑必須盡量地弱以洗調盡量多的干擾組分,但不能強到可以洗脫任何一個分析 物的程度.溶劑體積可為 0.50.8ml/100mg固定相.淋洗時不宜使用太強溶劑,太強溶劑會將強保存雜質洗下來.使 用太弱溶劑,會使淋洗體積加大.可改為強、弱溶劑混用；但混用或 前后使用的溶劑必須互溶.(4)洗脫 Analyte Elution淋洗過后,將分析物從固定相上洗脫,洗脫溶劑用量一般為0.50.8ml/100mg固定相.而溶劑必須進行認真選擇,溶劑太強,一些更強保存的不必要組分將被洗出來； 溶劑太弱.就需要更多的洗脫液來洗出.3 .測定

40、將5mL容量瓶中液體以液相色譜測定,根據標準曲線定量分析五、數據處理水樣農藥濃度農藥水樣取樣體積萃取柱種類萃取柱大小洗滌溶劑種類洗滌溶劑體積洗脫溶劑種類洗脫溶劑體積濃縮體積定容體積測定峰高測定峰面積標準曲線計算定容后濃度計算原水樣中濃度加標回收率六、考前須知：1 .在活化及萃取過程中,不要讓萃取柱變干,柱床始終保持濕潤.2 .固相萃取上樣時速度不宜過快,預防待測組分來不及與填料充分 作用就從通道流失.3.固相萃取柱最好只用一次.由于從嚴格的 意義上來說,很多物質的吸附是不可逆的,一次吸附,無法洗脫, 假設重復使用,可能影響下一次吸附.4 .高效液相色譜在進樣時,為保證進樣準確,進樣時必須多取一

41、些 溶液,使溶液完全充滿進樣環(huán).七、思考題實驗依次用10mL甲醇及10mL的純潔水流過淋洗固相萃取小 柱,上樣后又依次用15%甲醇、純甲醇流過小柱,請解釋各溶劑的作 用？實驗七薄層板制備與別離應用一、薄層層析的根本原理把吸附劑固定相均勻地鋪在一塊玻璃板上,將待別離的樣品 溶液點加在一薄層板的一端,在密閉的容器中用適當的溶劑流動相 展開,由于吸附劑對不同物質的吸附力大小不同及溶劑對不同物質溶 解分配系數不同,當溶劑流過時,各物質在吸附劑和溶劑之間發(fā)生連 續(xù)不斷地吸附,解吸附,再吸附,再解吸附.不易被吸附或易被溶劑 溶解的物質相對移動得快一些.經過一段時間的展開,不同的物質被 彼此分開,最后形成相

42、互別離的斑點.將展開完畢的薄層板從密閉容 器中取出后,應用特定的試藥或方法將斑點顯色, 從而到達定性和定 量的目的.二、目的要求通過實驗進一步理解薄層色譜技術理論,熟悉掌握薄層色譜板的 制備和使用方法.三、實驗儀器1 .薄層涂布器2 .微量注射器3 .薄層點樣尺架4 .薄層板展開缸5 .吸引器6 .噴瓶7 .烘烤箱四、薄層板的制備1 .玻璃板用一塊玻璃板涂上很薄的吸附劑,如硅膠或氧化鋁等,玻璃板要 求薄厚一致,大小相同,外表光滑平整,一般玻璃只要符合這些要求 就可.如果找不到平整均一的,將舊光學照像底片截成同樣大小也可 以.用前先將玻璃用肥皂和水洗干凈,必要時浸泡在清洗液中,然后 水洗烤干,用

43、紗布擦光.玻璃板大小有各種規(guī)格,一般有 20X20、20X10、20X5厘米, 也有更小的,可根據需要自行設計.寬度要求至少能點開兩三個樣品, 每兩點之間相隔至少1.5厘米,玻板長度一般要滿足展開 10厘米的 距離.點樣的起點應距底邊至少1.5厘米的距離.2 .吸附劑應用最廣泛的為硅膠和氧化鋁,市場上有專供薄層色譜用的吸附 劑,規(guī)格分不含粘合劑的硅膠 H,氧化鋁H和含有粘合劑熟石膏的硅 膠G氧化鋁G,如市售硅膠G含13%熟石膏,氧化鋁分中性、酸性、 堿性三種.吸附劑的粒度范圍最好在 180200目之間,太小了流速 慢,太大那么影響別離效果.如不合要求,應過篩.3 .薄層板的涂布最簡單的涂布方法

44、是用兩條比玻璃板厚 0.25毫米的玻璃條或有 機玻璃條或在同樣厚度的玻璃條下粘一層膠布,將玻璃板夾住, 把調好的吸附劑漿液平鋪在薄層板上,然后用一有機玻璃條或直尺,迅速均勻地向前推進,就象推血片一樣,只要推進的速度均勻一致, 即可得到薄厚均勻的薄層板,如在一塊玻璃板末端再接一塊相同的玻 璃板,把剩余的裝液接過去,可使涂層邊緣整潔,厚度一致,吸附劑 漿液的加水量和攪拌時間是涂布成敗的關鍵, 像12X8平方厘米的玻 璃板需要23克硅膠G,加46毫升水即可,只要技術熟練即能涂成 厚薄一致,光滑平整的一塊薄層板.不同性質不同批號的吸附劑,加 水量和攪拌時間有時可有差異,應根據情況摸出規(guī)律.為了到達涂布

45、 的各板厚度均勻一致,最好采用涂布器進行薄層的涂布.為了增加薄層的牢固性及易于保存,可在涂布過程中參加某些粘 合劑以增加薄層的硬度.一般采用添加劑竣甲基纖維素鈉CM合Na,應用方法是取CMC-Na 1克溶于100毫升水中,加熱煮沸溶解,按比例與硅膠攪勻, 鋪板.涂成之后先把玻板放在平面上,室內干固,再對光檢查,看是 不是均勻,有無氣泡,平整光潔度如何,合格的上烤箱 110c加熱30 分鐘進行活化,冷卻后貯于枯燥器內備用.在進行實驗時,應盡量可能采用同批號涂布活化的薄層板, 以減 少因活化不一致引起的Rf值發(fā)生差異,目前國內市場已有成品供給, 如黃巖化學分析材料廠即有各種類型的薄層板出售.五、薄

46、層板的使用1 .點樣將樣品溶于適當的溶劑中應盡量預防有水,取微量注射器或 玻璃毛細管截齊后,吸取一定量的檢樣,輕輕接觸到薄層上,使樣品自動吸到薄層上,點的直徑不要超過 0.3厘米,一次不能點完,待干 后再點,稍有過分就會損傷板面,影響展開后的斑點形狀.每兩個樣 點之間相距至少1.5厘米.點樣的起點距薄板底邊至少1.5厘米,以 免樣點浸入展開溶劑中,同塊薄板上各樣點應保持在與底邊平行的一 條直線上,為限制好點樣距離,應用薄層點樣尺架.2 .展開根據薄層板大小,自行選用適當玻璃標本缸,長方形,如17X10X6厘米的標本缸可容納下15X9厘米的玻璃板.采用較大的玻璃 缸和玻璃板時,在缸內沿周圍缸壁襯一層預先浸有溶劑的濾紙,以便缸內展開溶劑易到達飽和,預防邊緣效應即兩邊緣的點走得快和 同一物質Rf值不一致現象.一般將薄層板斜置