納米二氧化鈦在痕量元素分離富集的應用簡介隨著生命科學、生物工程和環境科學等學科的迅速發展,分析對象日益復雜多樣,對復雜基體中痕量和超痕量組分的分離和檢測成為突出的問題。雖然現代儀器分析方法的檢出限越來越低,但要直接分析這些組分的含量也往往遇到困難,有時甚至是不可能的,這是因為,一方面,樣品本身的物理化學狀態有的不適合直接測定,或者分析方法對極低含量的組分靈敏度不夠;另一方面是存在基體干擾,或者缺乏相應的校正標準和試劑。因此必須借助各種各樣的分離富集技術,以提高分析方法的靈敏度和選擇性。固相萃取固相萃取（Solid-PhaseExtraction，簡稱SPE）SPE的主要目標是痕量富集，矩陣的簡化和介質交換，他是近年發展起來一種樣品預處理技術，由液固萃取和柱液相色譜技術相結合發展而來，主要用于樣品的分離、純化和濃縮，與傳統的液液萃取法相比較可以提高分析物的回收率，更有效的將分析物與干擾組分分離，減少樣品預處理過程，操作簡單、省時、省力。廣泛的應用在醫藥、食品、環境、商檢、化工等領域。固相萃取固相萃取是一個包括液相和固相的物理萃取過程。在固相萃取中，固相對分離物的吸附力比溶解分離物的溶劑更大。當樣品溶液通過吸附劑床時，分離物濃縮在其表面，其他樣品成分通過吸附劑床；通過只吸附分離物而不吸附其他樣品成分的吸附劑，可以得到高純度和濃縮的分離物。保留和洗脫在固相萃取中最通常的方法是將固體吸附劑裝在一個針筒狀柱子里，使樣品溶液通過吸附劑床，樣品中的化合物或通過吸附劑或保留在吸附劑上（依靠吸附劑對溶劑的相對吸附）。“保留”是一種存在于吸附劑和分離物分子間吸引的現象，造成當樣品溶液通過吸附劑床時，分離物在吸附劑上不移動。保留是三個因素的作用：分離物、溶劑和吸附劑。所以，一個給定的分離物的保留行為在不同溶劑和吸附劑存在下是變化的。“洗脫”是一種保留在吸附劑上的分離物從吸附劑上去除的過程，這通過加入一種對分離物的吸引比吸附劑更強的溶劑來完成。容量和選擇性吸附劑的容量是在最優條件下，單位吸附劑的量能夠保留一個強保留分離物的總量。不同鍵合硅膠吸附劑的容量變化范圍很大。選擇性是吸附劑區別分離物和其他樣品基質化合物的能力，也就是說，保留分離物去除其他樣品化合物。一個高選擇性吸附劑是從樣品基質中僅保留分離物的吸附劑。吸附劑選擇性是三個參數的作用：分離物的化學結構、吸附劑的性質和樣品基質的組成。原子吸收光譜法原子吸收光譜法，是基于氣態的基態原子外層電子對紫外光和可見光范圍的相對應原子共振輻射線的吸收強度來定量被測元素含量為基礎的分析方法，是一種測量特定氣態原子對光輻射的吸收的方法。此法是上世紀50年代中期出現并在以后逐漸發展起來的一種新型的儀器分析方法，它在地質、冶金、機械、化工、農業、食品、輕工、生物醫藥、環境保護、材料科學等各個領域有廣泛的應用。該法主要適用樣品中微量及痕量組分分析。原子吸收光譜法每一種元素的原子不僅可以發射一系列特征譜線，也可以吸收與發射線波長相同的特征譜線。當光源發射的某一特征波長的光通過原子蒸氣時，即入射輻射的頻率等于原子中的電子由基態躍遷到較高能態（一般情況下都是第一激發態）所需要的能量頻率時，原子中的外層電子將選擇性地吸收其同種元素所發射的特征譜線，使入射光減弱。特征譜線因吸收而減弱的程度稱吸光度A，在線性范圍內與被測元素的含量成正比：A=KC式中K為常數；C為試樣濃度；K包含了所有的常數。此式就是原子吸收光譜法進行定量分析的理論基礎原子吸收光譜法由于原子能級是量子化的，因此，在所有的情況下，原子對輻射的吸收都是有選擇性的。由于各元素的原子結構和外層電子的排布不同，元素從基態躍遷至第一激發態時吸收的能量不同，因而各元素的共振吸收線具有不同的特征。原子吸收光譜位于光譜的紫外區和可見區。固相萃取中的吸附材料樹脂類吸附材料根據吸附的機理不同可分為離子交換樹脂、螯合樹脂、螯合形成樹脂等，該類吸附材料在金屬和非金屬元素的分離富集上發揮著重要作用。樹脂分離痕量物質不僅僅是單純的利用陰陽離子交換樹脂進行離子交換分離，而且可以通過把具有某一特征基團的分子連接到樹脂骨架上從而大大提高和改善吸附的選擇性。固相萃取中的吸附材料活性炭是一種特殊結構和性質的微質碳，它具有大量的孔隙和很大的比表面積，因此活性炭具有多種選擇性吸附能力。活性炭在使用前一般需用鹽酸氟化氫浸泡以降低其中金屬離子的含量，然后在110攝氏度下加熱活化。活性炭是疏水性很強的多孔性吸附材料，對有機化合物有很大的親和性，但不能直接和有捕集補給水和金屬離子，為了分離富集和測定金屬離子，需講試液中痕量元素轉化為可被吸附的有機化合物。活性炭對溶液中金屬離子的吸附有不同的方式：1、金屬離子與螯合試劑反映后唄活性炭吸附2、調節溶液的PH使金屬離子唄活性炭吸附3、將高價金屬離子還原為低價后吸附4、先獎螯合劑負載在活性炭上，制成螯合劑負載活性炭，通過負載在活性炭表面上的活性基團與溶液中的金屬離子發生螯合反應而吸附。活性炭雖然比表面積很大，但其孔徑分布很寬，平均孔徑較小，往往吸附容易，解脫困難，故其使用效果受到一些影響。納米吸附材料納米材料是近年來受到廣泛重視的一種新興功能材料,具有一系列新異的物理化學特性。其比表面積大,表面原子周圍缺少相鄰的原子,具有不飽和性,易與其它原子相結合而趨于穩定,具有很大的化學活性,因此對金屬離子具有很強的吸附能力和較大的吸附容量,是一種較為理想的吸附材料。以納米粒子作為吸附材料分離富集金屬離子,對于提高方法的靈敏度,降低元素的檢出限,有一定的實際意義。納米二氧化鈦材料對金屬離子吸附性能的研究已有報道,但是由于單一納米二氧化鈦的易失活性、易凝聚等致命弱點,嚴重限制了納米二氧化鈦的應用。負載型納米二氧化鈦的制備使得納米二氧化鈦能夠附在穩定的載體表面,大大增強了納米二氧化鈦的穩定性。負載型納米二氧化鈦常被用于光催化降解,而很少作為富集材料用于分離富集金屬離子。二氧化鈦將納米二氧化鈦負載在穩定的載體表面可以大大增強納米二氧化鈦的穩定性，解決吸附材料難以回收的問題。目前納米二氧化鈦的固定化技術已經比較成熟，固定的方法主要有化學氣相沉積法。二氧化鈦粉末固定法，溶膠凝膠法，其中溶膠-凝膠法由于工藝簡單，條件溫和，負載的納米顆粒均勻性牢固性較好，而且將納米粒子的植被和固定化一次完成，是目前納米二氧化鈦固定化最常用的方法。固定化的納米二氧化鈦被廣泛應用于化學傳感器，太陽能電池和光催化劑。吸附影響根據文獻報道，PH值對金屬離子在金屬氧化物上的吸附起著重要作用