纳米金的中空纤维膜流场流分离与可视化检测无机砷研究

• 作 者: 谭志强
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 纳米金探针 中空纤维膜 流场流分离系统 环境水样 无机砷 可视化检测

本研究是针对纳米金粒子的分离测定方法以及纳米金探针在可视化检测中的应用展开的。一方面，建立了中空纤维膜流场流分离系统，并实现了两种典型粒径纳米金粒子的基线分离和快速测定，为研究不同粒径纳米金的环境行为和生物效应提供了技术支持。另一方面，将室温离子液体修饰在纳米金粒子表面，建立了环境水样中无机砷离子高灵敏度和高选择性的形态分析方法。　　
纳米材料的理化性质、环境行为和效应与其粒径密切相关，建立不同粒径纳米颗粒的分离测定方法具有重要意义。本研究将中空纤维膜流场流分离系统应用于纳米金分离和测定中。首先，以50nm和100 nm两种粒径聚苯乙烯微球为模型，构建了有较好的稳定性和分离能力中空纤维膜流场流分离系统。然后，使用该分离系统建立了分离纳米金粒子的方法。实验筛选了中空纤维膜，优化了径向流速、出口流速、聚焦时间、进样量等条件，实现了5nm和60 nm两种粒径纳米金粒子的分离。研究结果表明，本研究搭建的中空纤维膜场流分离系统分离度高、分析速度快，可望用于分离纳米银、量子点、富勒烯等其他人工纳米材料。　　
砷酸盐(AsⅤ)和亚砷酸盐(AsⅢ)是两种主要的无机砷形态，它们的环境行为和毒性效应有显著的差异，发展简便、灵敏和快速测定这两种无机砷形态的方法具有重要意义。本研究将季膦盐离子液体修饰在纳米金表面，发展了可视化检测AsⅢ和AsⅤ的形态分析新法。在无砷离子存在时，离子液体功能化纳米金探针保持分散状态，溶液呈红色;在AsⅢ存在时，该金探针迅速发生团聚，溶液颜色由红色转为蓝色或无色，通过观察溶液颜色的变化可确定AsⅢ的含量。AsⅤ不会引起本纳米金探针团聚，但可预先向溶液中加入还原剂抗坏血酸将其还原为AsⅢ，再用探针测定溶液中AsⅤ的量。当AsⅢ和AsⅢ共存时，通过测定加入还原剂前后AsⅢ的量，利用差减法可实现这两种无机砷离子形态分析。利用本探针可肉眼检测7.5 ppb AsⅢ(或还原后的AsⅤ)，方法至少可抵抗水体中5倍浓度的其它常见离子的干扰，已成功用于湖水、地下水和标准模拟水样等水体中砷离子的测定。