《環(huán)境工程實驗（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：2016.12.25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(lián)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(lián)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(lián)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(lián)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(chǎn)物，包括中間產(chǎn)物的毒性大小。更值得注意的是高級氧化的聯(lián)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

2、0;測定藏紅在臭氧化學降解作用下的降解速度，并求得速率常數(shù)。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(chǎn)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(lián)合化能氧化快速降解污染物。因此，臭氧聯(lián)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/dtKcOx 對上式積分得：ct=c0*exp(-k*t) = 式中：c0天然水體中有機物起始濃度； ct時間為t時測得有機物的濃度； K得到的衰減曲線的斜率

3、。 本實驗在含藏紅的蒸餾水溶液中加入臭氧作為氧化劑，模擬含酚天然水進行臭氧聯(lián)合光降解實驗。藏紅的測定是根據(jù)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.試劑（1）藏紅的標準儲備液：1000 mg/L。 （2）50 mg/L藏紅標準中間液：取藏紅標準儲備液5 mL稀釋至100 mL。 （3）緩沖溶液：稱取20 g氯化銨溶于100 mL濃氨水中。 （4）0.36過氧

4、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的藏紅標準儲備液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(xiàn)配）。 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，然后加入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

5、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次樣，分別在t0、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，按照與步驟1相同的方法測定吸光度。 五、數(shù)據(jù)處理 由標準曲線上

6、查得不同時間光降解溶液中苯酚所對應的濃度值，繪制lnc0/ct關系曲線，求得K值。 六、思考題 1.討論實驗過程中出現(xiàn)的現(xiàn)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，具有反應快、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)試劑，具有極強的氧化能力，其氧化機理主要是在酸性條件

7、下，利用亞鐵離子作為過氧化氫分解的催化劑，反應過程可以生成反應活性極高的羥基自由基，其具有很強的氧化能力。羥基自由基可進一步引發(fā)自由基鏈反應，從而降解大部分有機物，甚至使部分有機質達到礦化。Fenton試劑能通過催化分解產(chǎn)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。 過氧自由基反應的一般過程為:反應體系十分復雜，其關鍵是通過Fe2+在反應中起激發(fā)和傳遞電子的作用，使鏈反應可以持續(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

8、高的pH對反應（1）的抑制作用，不利于HO的產(chǎn)生，式（1）是產(chǎn)生HO的主要反應；三是Fe2+易形成Fe(OH)3膠體或Fe2O3nH2O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的清除劑：H+ + HO + Fe2+ = H2O + Fe3+，這也不利于HO的產(chǎn)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，F(xiàn)eSO4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

9、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，并探尋最佳處理方法。并使學生學會有機污染物的降解評價方法等。三、試劑與儀器1、亞甲基藍固體 2、亞甲基藍操作液（50 mg/L） 1500mL 3、30% (w/w) H2O2溶液，密度1.11g/mL 4、七水硫酸亞鐵固體 FeSO4 7H2O 5、NaOH 溶液（1 mol/L） 6、H2SO4溶液（1 mol/L） n  分光光度計 每組一臺；pH計&

10、#160;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的亞甲基藍儲備液稀釋2倍至1000mL和500mL（選做部分）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

11、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個燒杯中分別加入0g，0.01g，0.05g，0.1g的七水硫酸亞鐵固體，攪拌，再分別加入1g的H2O2，并同時開始計時，攪拌；  10分鐘、20分鐘、30分鐘后，各取樣2ml

12、，于665nm波長處比色測定，記錄數(shù)據(jù)。加入2-5ml的H2SO4（1M）溶液去除黃色氫氧化鐵的干擾； 找出亞鐵離子的最佳投加量。 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個燒杯中分別加入前面實驗得出的最佳投加量的七水硫酸亞鐵固體，攪拌，再分別加入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(shù)據(jù)。加入2-5ml的H2SO4（1M）溶液去除黃色氫氧化鐵的干擾； 找出H2O2

13、的最佳投加量。選做部分：（3）PH各取廢水50 mL于4個燒杯中加入H202，F(xiàn)eSO 溶液最佳，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 h。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(jù)數(shù)據(jù)測定濃縮水的最佳PH （4）反應時間 各取廢水50 mL于五個燒杯中。分別投加H202 2 mL，F(xiàn)eSO 3 mL，調節(jié)pH到最佳，在室溫下置于恒溫振蕩器上攪拌05、1、15、2、25 h，過濾，取上清液測定COD氨氮，硫酸根，PH

14、，電導率，計算去除率，計算最佳反應時間。 （5）H202的投加方式 上述最佳反應條件下嘗試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）溫度最佳條件下，設置溫度為20、40、60、80度，測最優(yōu)溫度 （7）加入催化劑最佳條件下，加入FeSO4·7H2O， 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(shù)據(jù)處理 n 降解率（%）

15、= (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 n 繪制降解率vs.Fe2+濃度曲線 n 繪制降解率vs.H2O2濃度曲線 n 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控制中的適用范圍 和應用特點。 2、試簡述芬頓試劑降解亞甲基藍的基本原理。 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

16、有較強的還原性。零價鐵可以有效地去除水體中硝酸鹽、氯代脂肪烴類, 尤其對氯代烷烴具有較強的降解能力。但是普通鐵粉的反應活性比較低，只能部分降解氯代有機化合物，且反應速率較慢，同時由于在鐵顆粒表面會形成表面鈍化層，導致鐵的還原活性隨時間下降。納米鐵顆粒因其粒子的直徑小，顆粒的比表面積和表面能大，從而具有優(yōu)越的吸附性能和很高的還原活性。利用納米顆粒特有的表面效應和小尺寸效應，可以提高零價鐵顆粒的反應活性和處理效率。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

17、尋零價鐵處理硝酸鹽的影響因素，并確定最佳條件。三、試劑與儀器 722型分光光度計1臺；125W高壓汞燈1支；反應器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打開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。打開比色槽蓋，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，加入?yún)⒈热芤赫麴s水

18、，擦干外表面（光學玻璃面應用擦鏡紙擦拭），放入比色槽中，確保放蒸餾水的比色皿在光路上，將比色槽蓋合上，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 , 然后加入一定量乙醇(乙醇:水=1 9 1 1), 機械攪拌使之充分混合. 配制0. 03 mo l /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(shù)秒鐘, 溶液變?yōu)楹谏珪r停止攪拌。用磁選法選出。先用蒸餾水充分洗滌3次。然后用丙酮充分洗滌3 次。并保存于丙酮中。

19、4硝酸根催化還原 進行硝酸根催化反應實驗時，首先向反應器內加入10mL的1000 mg/L的硝酸根，并加480mL水稀釋，配成500mL的20 mg/L的硝酸根溶液，然后加入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表面達到吸附/脫附平衡，移取10mL溶液于離心管內，每隔5min移取3mL反應液，經(jīng)離心分離后，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，通過反應液的吸光度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

20、液濃度與其220nm-2*275 nm值呈極顯著的正相關。五、數(shù)據(jù)處理5.1 設計實驗數(shù)據(jù)表，記錄溫度。A0,A 等數(shù)據(jù)；硝酸根降解率。tminAA。AAln（A）015101530601202405.2  采用積分法中的作圖法由實驗數(shù)據(jù)確定反應級數(shù)。 根據(jù)本實驗的原理部分知道，該反應是個表面催化反應，而一般表面催化反應更多的是零級反應；降解硝酸根的反應是一級反應：即ln(1/A)= k1t +常數(shù) 顯然，以濃度ln(1/)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：=（c0-c）/c0，

21、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=（A0-A）/A0，其中A0為前降解液吸光度，A為降解后吸光度。繪制t的線性關系線六、思考題 1、 實驗中，為什么用蒸餾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則是什么？  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

22、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高以及對土壤生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)具有重要意義。農藥施用后，一部分附著于植物體上，或滲入株體內殘留下來，使糧、菜、水果等受到污染；另一部分散落在土壤上（有時則是直接施于土壤中）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(shù)量的行為特征，主要取決于農藥的降解性能，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

23、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、硫酸銨、甲苯、安替比林、磷酸、二乙酰一肟、異丙醇耗材：50ml離心管、5ml離心管、100ml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

24、尿素，溶于少量蒸餾水，將溶液移至100mL容量瓶，用蒸餾水定容至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餾水，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?。?）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加入2ml甲醇和18.5ml丙酮，用乙醇稀釋至100ml（A）,存于冰箱中。用電子天平準確稱取27g氫氧化鈉溶于水，用蒸餾水定容至100ml（B）。將AB溶液保存于冰箱中。使用前將2溶液各20ml混合，用蒸餾水定容至

25、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硫酸銨溶于水并稀釋至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草甘膦。2.2稱取2.5g土樣于50ml帶蓋塑料管中2.3向塑料管中加入1ml甲苯（以能全部使土樣濕潤為度），放置15min.2.4再加入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

26、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，用蒸餾水稀釋至刻度，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，加入10ml蒸餾水，充分振蕩，放置20min,用水稀釋至刻度，則溶液呈現(xiàn)靛酚藍色。3.31h內（靛酚的藍色在1h內保持穩(wěn)定）,在分光光度計上用1cm液槽于578nm處進行比色。五、數(shù)據(jù)處理氨氮標準曲線稀釋倍數(shù)氨氮濃度A高溫滅菌土樣中氨氮濃度稀釋倍數(shù)A計算氨氮濃度計算氨氮濃度*稀釋倍數(shù)正常土樣中氨氮濃度稀釋倍數(shù)A計算氨氮濃度計算氨氮濃度*稀釋倍數(shù)除草劑處理土樣中氨

27、氮濃度稀釋倍數(shù)A計算氨氮濃度計算氨氮濃度*稀釋倍數(shù)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。目的是分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注意事項，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基本步驟等。三、試劑與

28、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、乙腈、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，加入500mL的蒸餾水中，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，一并加入，蓋好上活塞。b用右手壓住分液漏斗口部,左手握住活塞部分,把分液漏斗倒轉過來振蕩，使兩種液體充分接觸，振蕩后打開活塞，是漏斗內氣體放出。抹上凡士林檢漏，關閉下口，從上口加入溶液，蓋上蓋子，左手握上口部分，右手握旋鈕部分，

29、搖勻，下口朝上，旋鈕打開放氣，重復操作，到合適的時候，掛在分液鐵架臺上，打開上口，靜置，充分沉降后，打開下口，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打開，或使塞上的凹槽（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

30、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(jù)標準曲線定量分析。五、數(shù)據(jù)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(shù) 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(chǎn)生的樣品損失等等。固相萃?。⊿PE）主要用于樣品分析前的凈化或濃縮富集。與傳統(tǒng)的液-液萃取相比，由于其采用了高效、高選擇性的固定相

31、，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。正因為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?？偟膩碇v，固相萃取法改進了樣本制備技術：（1）可批量進行；（2）節(jié)省時間；（3）減少溶劑使用和廢物產(chǎn)生；（4）多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(xiàn)象；（7）易于自動化；（8）回收率高、重現(xiàn)性好。一個固相萃取柱由三部分組成：（l）柱管；（2）燒結墊；（3）固定相。柱

32、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部分。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)則形狀的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

33、固相萃取柱多管真空裝置。一般來說，固相萃取柱將保留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留。弱保留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留，同時大部分干擾物質被保留在固定相上，從而得到分離。在多數(shù)情況下，使分析物得到保留更有利于樣品凈化。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的、分散的載體（或固定相）表面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(jīng)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(shù)分配。分析物與提取

34、物的分離能力取決于：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分離。選擇適宜的固定相和流動相，可對非常廣泛樣品類型進行分離。目前常用的多為化學鍵合固定相，是利用化反應的方法，通過化學鍵把不同極性化合物鍵合到載體表面。先將硅膠進行酸洗、中和、干燥活化，使其表面保持自由硅醇基，如酯化鍵合，又如聚合鍵合固定相：R為十八烷基（-C18），辛烷基（-C8），苯基（C6）或C2等，采用極性強的

35、溶劑做流動相，如水、甲醇、乙腈等。R也可以是CN、苯基等基團，采用極性弱的溶劑為流動相。正相色譜與反相色譜的區(qū)別可用下表來說明：固定相的分離選擇性決定于可被保留組分的保留強度；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，可得到分析物的最佳保留，兩者極性越相似保留越好，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，用來保留（萃?。O性物質。而C18、C8、C2、PH等都是反相固定相，用來保留（萃?。┓菢O性分析物。當分析物極性適中時，正、反相固定相都可使用。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

36、劑上的保留，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留或洗脫直接與溶劑極性有關，溶劑的極性決定溶劑的強度。在洗脫被保留組分時，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、異丙醇和乙腈，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注意事項，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基本步驟等。三、試劑與儀器儀器：液相色譜儀、旋轉濃縮儀、抽氣泵、固相萃取儀、氮吹儀試劑與耗材：10mL

37、移液管、洗耳球、乙腈、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，加入500mL的蒸餾水中，配制農藥工作液。2. 固相萃?。?）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）用于建立一個合適的固定相環(huán)境使樣品分析物得到適當?shù)谋Ａ?。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，若使用太

38、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，因為這將導致填料床出現(xiàn)裂縫，從而得到低的回收率和重現(xiàn)性，樣品也沒得到應有的凈化。如果在活化步驟中出現(xiàn)干裂，所有活化步驟都得重復。（2）上樣load sample（Apply sample）上樣步驟指樣品加入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留在固定相上。為了保留分析物，溶解樣品的溶劑必須較弱。如果溶劑太強，分析物將不被保留，結果回收率將會很低，這一現(xiàn)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

39、保留或者說最窄的譜帶。只要不出現(xiàn)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合適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）分析物得到保留后，通常需要淋洗固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

40、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，太強溶劑會將強保留雜質洗下來。使用太弱溶劑，會使淋洗體積加大?？筛臑閺?、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，一些更強保留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.測定將5mL容量瓶中液體以液相色譜測定，根據(jù)標準曲線定量分析。五、數(shù)據(jù)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

41、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、注意事項：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，防止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。因為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，若重復使用，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，進樣時必須多取一些溶液，使溶液完全充滿進樣環(huán)。七、思考題 實驗依次

42、用10mL甲醇及10mL的純凈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分離應用一、薄層層析的基本原理 把吸附劑（固定相）均勻地鋪在一塊玻璃板上，將待分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?shù)娜軇鲃酉啵┱归_，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(shù)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(jīng)過一段時間的展開，不同的物質被彼此分開，最后形成相互分離的斑點。將展開完畢的薄層板從

43、密閉容器中取出后，應用特定的試藥或方法將斑點顯色，從而達到定性和定量的目的。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，表面光滑平整，一般玻璃只要合乎這些要求就可。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，用紗布擦光。 玻璃板大小有

44、各種規(guī)格，一般有20×20、20×10、20×5厘米，也有更小的，可根據(jù)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，太大則影響分離效果。如不合要求，應過篩。 3薄層板的涂布&#

45、160;最簡單的涂布方法是用兩條比玻璃板厚025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，可使涂層邊緣整齊，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12×8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(jù)情況摸出規(guī)

46、律。為了達到涂布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，可在涂布過程中加入某些粘合劑以增加薄層的硬度。 一般采用添加劑羧甲基纖維素鈉（CMCNa），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110加熱30分鐘進行活化，冷卻后貯于干燥器內備用。 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應，如黃巖

47、化學分析材料廠即有各種類型的薄層板出售。 五、薄層板的使用 1點樣 將樣品溶于適當?shù)娜軇┲校☉M量避免有水），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，為控制好點樣距離，應用薄層點樣尺架。 2展開 根據(jù)薄層板大小，自行選用適當玻璃標本缸，長方形，如17×10×6厘米的標本缸可容納下15×9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達到飽和，防止邊緣效應（即兩邊緣的點走得快）和同一物質Rf值不一致現(xiàn)象。 一般將薄層板斜置展開容器內，密閉。先不使溶劑浸濕薄層板，飽和1015分鐘后再進行展開，展開溶劑沿著薄層板向上移動。對加粘合劑的涂板可以近于垂