[发明专利]一种鉴定水溶性有机物中氧化/还原官能团的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境分析化学领域，具体涉及一种有机物中氧化/还原能力官能团的测定方法。

背景技术

环境中水溶性有机物具有诸多功能，它能够为微生物提供C、N营养物质，吸附和配位重金属，增溶疏水性污染物，导致其生物有效性和环境归宿的改变；此外，水溶性有机物还能够作为电子穿梭体，得到或失去电子，具有氧化和还原功能。水溶性有机物的氧化/还原能力能够加速重金属的转化和有机物污染物的降解，具有重要的环境效应。

测定水溶性有机物的氧化/还原性能有多种方法，其中，电化学方法中的循环伏安法最为快捷和方便，能够直接展示水溶性有机物的氧化/还原性能，水是水溶性有机物最常用的溶剂，但是水容易电解，其还原峰可能与水溶性有机物的还原峰重叠，影响水溶性有机物氧化/还原性能的分析，因此，循环伏安法测定水溶性有机物的氧化/还原性能，需要消除水的影响。

水溶性有机物中氧化/还原官能团的测定，目前最常用的方法是测定其氧化/还原能力，再与有机物的各种结构参数进行相关性分析，进而确定是那些有机物具有氧化和还原功能，但是，上述方法需要将水溶性有机物的氧化/还原能力和结构组成参数进行量化表征，这不仅需要大量的时间，更麻烦的是，一些有机物的结构参数，如傅立叶变换红外光谱数据，只能进行半定量，不能全定量计算，给上述确定水溶性有机物中那些官能团具有氧化/还原性能带来了困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种鉴定水溶性有机物中氧化/还原官能团的方法，通过分析水溶性有机物中氧化/还原曲线与其结构表征谱线的相关性，进而确定水溶性有机物中具有氧化/还原能力的官能团及其氧化/还原能力。

为了实现上述目的，本发明提供的鉴定水溶性有机物中氧化/还原官能团的方法，主要步骤为：

A)水溶性有机物的制备及结构分析：提取水溶性有机物并进行冷冻干燥制成固体粉末，采用固态¹³C核磁共振或傅立叶变换红外光谱仪，测定样品的核磁共振或红外光谱图并将数据导出，得有机物结构信息数据。

B)含水溶性有机物的DMSO溶液制备：将水溶性有机物固体粉末溶解于含NaClO₄的超纯水中，随后采用色谱纯DMSO将上述溶液稀释至100倍或以上，制得DMSO溶液。

C)水溶性有机物氧化还原(CV)曲线扫描：在电化学工作站上对含水溶性有机物的DMSO溶液进行负扫，从0V扫至-2V，得含有还原峰的CV1曲线；扫描完后清洗电极，重新取含水溶性有机物的DMSO溶液进行正扫，也从0V扫至-2V，得含有氧化峰的CV2曲线。

D)水溶性有机物中具有氧化能力官能团的确定：将CV1曲线数据乘以负1后，再与核磁共振图或红外图谱数据进行二维相关分析，与CV1曲线正相关光谱波段对应官能团为具有氧化能力的官能团，正相关系数越高，核磁共振或红外光谱数据所对应的官能团氧化能力越强。

E)水溶性有机物中具有还原能力官能团的确定：将CV2曲线数据与核磁共振图或红外图谱数据进行二维相关分析，与CV2曲线数据正相关图谱对应的官能团为具有还原能力的官能团，正相关系数越高，核磁共振或红外光谱数据对应的官能团还原能力越强。

所述的方法中，步骤A中样品的数量不少于5个。

所述的方法中，步骤A中的样品可以为堆肥、填埋垃圾、土壤浸提获得的水溶性有机物或湖泊、河流和地下水来源的有机物。

所述的方法中，步骤A中水溶性有机物需要经过去盐和去金属离子处理。

所述的方法中，步骤B中NaClO₄为优级纯。

所述的方法中，步骤BDMSO溶液中水溶性有机物样品浓度高于50mg/L。

所述的方法中，步骤C和D中辅助电极为Pt电极，参比电极为Ag/AgCl电极，扫描速率1050mV/s，灵敏度为10^-5～10^-6A。

本发明优点如下：

1、分析快捷，样品需求量少。采用该方法确定水溶性有机物中的氧化/还原官能团，由于比传统方法减少了很多分析步骤，并且是微量化学分析，因此，该分析方法不仅样品需求量少，而且分析快捷。

2、结果全面而精确。由于采用二维相关分析了所有有机物结构参数与其氧化/还原性能的相关性，因此能全面提供具有氧化/还原性能的官能团信息。此外，可以根据协相关系数大小判断有机物氧化/还原能力的大小，因此该分析方法精度高。

附图说明

图1是鉴定水溶性有机物中氧化/还原性能官能团的技术流程图；