[发明专利]一种以水质监测为导向的痕量极性有机污染物捕集器

说明书

本发明涉及一种以复合特征吸附剂为接受相，可用于水中极性有机污染物浓度监测的累积采样装置。该装置基于人工合成高分子膜材料和混合模式固相萃取吸附剂，将复合吸附剂置于两层高分子膜之间，组成一种三明治结构的采样器，能够同时富集水中多种极性有机污染物。针对水中极性有机污染物的差异，本发明选用了五种特征固相萃取吸附剂组成混合模式吸附剂，同时具有极性范围增大的反相吸附作用、弱阴离子交换作用和弱阳离子交换作用，对水中极性有机污染物具有广谱吸附作用；同时，选用特定孔径范围的高分子渗透膜作为外膜，可保证水、自由溶解态和胶体态化合物的自由通过，缩短了吸附平衡时间，可作为一种平衡采样器用于水体痕量有机污染物的监测及生物模拟采样。

技术领域

本发明涉及一种以复合特征吸附剂为接收相，用于富集和监测水中极性有机污染物的捕获装置，由于外部高分子膜孔径的限制，只允许自由溶解态和胶体态等两种形态的极性有机污染物进入捕集器内部而被吸附，真实反映极性有机污染物在水中的生物有效态浓度，可用于模拟生物监测，评价极性污染物的生态毒理效应，筛选“优先控制污染物”，合理管理极性污染物的使用与排放。

背景技术

本发明涉及一种以复合特征吸附剂为接收相，用于富集和监测水中极性有机污染物的捕获装置，由于外部高分子膜孔径的限制，只允许自由溶解态和胶体态等两种形态的极性有机污染物进入捕集器内部而被吸附，真实反映极性有机污染物在水中的生物有效态浓度，可用于模拟生物监测，评价极性污染物的生态毒理效应，筛选“优先控制污染物”，合理管理极性污染物的使用与排放。

主动式采样技术

主动采样技术是收集和萃取水中污染物残留使用最普遍的技术，主动采样技术应用在样品的采集过程中需要外加动力才能完成样品采集工作。液液萃取和固相萃取是两类典型的主动采样方法。液液萃取所采集的污染物浓度是样品中化学物的总浓度，不能准确的区分环境中生物可利用和生物不可利用形态的化合物，而且有机溶剂消耗量大。为了解决液液萃取的缺陷，研究者们发展了固相萃取方法，包括固相萃取盘，这种方法是通过抽滤或泵压的方式将水体样品通过装有高分子材料的筒状容器。

用主动采样技术进行样品采集和萃取时如果水体样品比较混浊，则样品一般先要通过玻璃纤维滤膜过滤后才能通过吸附剂填料，这样过滤耗时较长。此外，目标污染物在样品的存储过程中由于挥发、储存容器壁的吸附和化学物降解导致的污染物损失问题。而且，主动采样方法获得的污染物浓度只能反映采样时刻的污染物状况，这种采样方式容易受到污染物脉冲式输入的影响。而且，痕量分析和生物毒性测试研究需要采集和处理大体积的样品，耗时耗力。虽然也有研究者采用了大体积固相萃取采样系统，但是依然存在固相萃取方法不可避免的问题，且在需要布设多个采样点时都采用大体积采样系统更加耗时耗力，投资成本高。

被动式采样技术

被动式是相对主动式而言，即不需要外加动力或能源的一种以被动式方式来进行样品采集和污染物萃取的方式。被动式采样技术对污染物的获取或浓缩完全基于化学物从高化学势或高逸度向低化学势或低逸度自动扩散的过程，目标污染物可顺着化学位差通过被动扩散自行进入有机相。相比主动式采样技术，被动式采样技术更接近污染物在生物有机体内的富集方式。

被动式采样技术发展多年以来，目前针对水环境中有机污染物的被动式采样技术，主要包括但不限于半渗透膜采样装置(SPMD)、固相微萃取装置(SPME)、固相萃取盘(ED)、聚乙烯采样装置(PEDs)和聚甲醛采样装置(POM)等。SPMD是在低密度聚乙烯(LDPE)材质的半渗透膜中间填充三油酸甘油酯等物质组成，水体中的有机污染物会透过半渗透膜被膜内的脂类吸附，SPMD已经成功用于水环境中疏水性有机物的测定，并模拟测定水生生物的生物富集过程。SPME采样通常是通过搅拌的方式尽快实现目标污染物在水相和SPME相上达到分配平衡，从而实现目标污染物的萃取过程。这些被动式采样器被广泛用于模拟生物来预测环境介质中疏水性有机污染物的生物富集行为和生物有效性。