[发明专利]一种选择性固定三价砷、三价锑、四价硒的吸附膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种选择性固定三价砷、三价锑、四价硒的吸附膜及其制备方法，属于梯度扩散薄膜技术领域。该吸附膜为聚丙烯酰胺水凝胶薄膜，所述聚丙烯酰胺水凝胶薄膜内分布有巯基氨基双修饰的SBA‑15型介孔硅材料，所述的巯基和氨基的摩尔数比为(4～6):1。本发明吸附膜制备工艺简单，分布均匀性好，对三价砷(As^Ⅲ)、三价锑(Sb^Ⅲ)、四价硒(Se^Ⅳ)有良好的选择性和同步固定能力。

技术领域

本发明属于梯度扩散薄膜技术领域，更具体地说，涉及一种选择性固定四价硒、三价砷和/或三价锑的吸附膜及其制备方法。

背景技术

污染物的形态是决定其迁移性、生物有效性、毒性的重要因素，对于多价态的污染元素，氧化或还原状态的污染物在环境化学行为和毒性上存在较大的差异。比如环境中硒Se主要以无机的Se^IV和Se^VI形态存在，砷As主要以无机的As^III和As^Ⅴ形态存在，锑Sb主要以无机的Sb^III和Sb^Ⅴ形态存在，且不同价态之间的的迁移性、毒性均有显著差异，例如：Se^IV的毒性是Se^VI的10倍；与As^V相比，As^III的迁移性和毒性更强。因此，准确测量污染物在环境介质中的价态是研究其环境地球化学行为和评价环境风险的重要前提。且，As、Se、Sb多为伴生元素，在矿山等污染地区常发生多元素的复合污染，As^III、Sb^III、Se^IV为环境中存在的典型As、Se、Sb形态，且其毒性明显高于其他形态，由于其理化性质类似，地球化学形态受氧化还原条件及Fe、S等活性物质影响明显，同步分析As、Se、Sb的形态对于存在以上伴生元素污染地区污染物的地球化学过程解析及生态风险评估具有重要意义。

目前多价态无机污染物的形态分析主要基于异位研究手段，即采集环境样品后，保存运输到实验室进行分析。然而，以上研究方法存在两个缺陷，首先在样品采集、运输、保存、处理过程中，很难避免因污染物形态易变造成的偏差，不同价态之间的硒、砷或锑、在取样、运输、保存中易发生形态转化，对结果造成误差；其次，对于不同的污染物，在进行形态分析过程中需要采样不同的实验方法，实验和时间成本较高。

DGT是近年来用于污染物原位分析的经典技术之一，其基于污染物扩散原理，可准确分析环境中污染物的有效性，已被成功应用于水土、土壤及沉积物多种环境介质中。该技术可在实际环境中原位捕集待测物，克服了样品运输、保存过程中污染物形态改变造成的测量偏差。但现有的吸附膜只能单一的吸附某一种金属离子，且极易受到相关金属离子不同价态形态的影响，抑或是容易受到检测水质的pH值的限制(自然环境中，众多水体的pH值为5.2)，影响检测的准确性与适用范围的广泛性。

综上所述，探寻三价砷、三价锑、四价硒的高效选择性吸附方法，并制备出对三价砷、三价锑、四价硒具有选择性高，吸附分布均匀，强度高膜，吸附性能稳定，适用水质范围广的吸附膜(结合膜)，不仅是DGT技术领域不可忽视的研究重点，也是本专利申请方案的研究目的。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有吸附膜只能单一的吸附某一种金属离子，且极易收到该种金属离子不同价态形态的影响，抑或是容易受到检测水质的pH值的限制，影响检测的准确性与适用范围的广泛性的问题，本发明提供了一种选择性固定三价砷、三价锑、四价硒的吸附膜，采用巯基氨基双修饰介孔硅材料作为吸附材料，通过与聚丙烯酰胺溶液混合制成凝胶薄膜运用于DGT技术，可以选择性固定三价砷、三价锑或四价硒，或者选择性同步固定三价砷、三价锑和四价硒中的两种及以上，且适用溶液的pH值范围广。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。