磁性微、纳米零价铁核壳材料的合成及其在新POPs及典型环境污染物监控中的应用研究

Nanosale zerovalent iron has been widely used in the degradation of environmental pollutants and environmental polluation remediation, however there are very few reports on the magnetic core-shell materials based on nanoscale zerovalent iron core. Hence, a new project was proposed with the concept of synthesis of mciro/nano magnetic iron core shell materials and their appplication in the monitoring of typical environmental pollutants and new POPs. The main contents include synthesis and characterization of series of magnetic micro/nanoscale zerovalent iron core-shell materials, the enrichment separation of new POPs and typical environmental pollutants, the adsorption mechanism of nanoscale zerovalent iron core shell material, the selective enrichment of As and Hg speciations,environmental endocrine disruptors and other important typical environmental pollutants, etc. The achievements of this project will provide new monitoring techniques and methods for environement monitoring department of government, and new ideas for development of environmental monitoring techniques,meanwhile, widen the application scope of nanoscale zerovalent iron. All these will be very useful references to resolve the faced environmental problems and have a good prospect.

纳米零价铁在环境污染物降解及环境污染修复方面已有比较多的应用，但是基于纳米零价铁的磁性核壳材料的相关研究比较少，基于此拟进行磁性微、纳米零价铁核壳材料的合成及其在新POPs及典型环境污染物监控中的应用研究，重点进行磁性纳米零价铁核壳材料的合成表征；磁性纳米零价铁核壳材料富集分析分离新POPs污染物；磁性纳米零价铁核壳材料吸附机理研究；磁性纳米零价铁核壳材料高效选择性富集分析分离砷、汞形态；磁性纳米零价铁核壳材料富集分析分离典型环境内分泌干扰物质及其它典型环境污染物，这些研究工作对的顺利开发及完成可为环境部门提供新的监测技术及方法支撑，也为环境监测技术开发提供新的思路，同时拓展纳米零价铁的应用范围，对面临的环境问题的解决具有比较高的参考价值及同时也将具有比较好的前景。

新环境污染污染物质不断涌现以及已有环境污染物质的环境安全性及高效去除等对环境工作者来说都是一个重大考验及挑战。本项目的研究内容主要有合成系列纳米零价铁核壳材料并进行表征；开展POPs及典型污染物吸附及机理研究，建立高效富集痕量污染物分析检测方法；采用巯基等功能化修饰磁性纳米零价铁材料建立重金属离子的痕量分析方法；开发基于热敏性磁性双功能材料吸附典型污染物及建立其痕量分析技术。通过探索与研究合成了Fe@SiO2@PDA、Fe@rGO、Fe@MOF-5、Fe@Ag@DMB、Fe@SiO2-SH、Fe@Ag@DMB、Fe@SiO2@PNIPAM等系列磁性材料，形成了纳米零价铁核壳材料合成的系列有价值的合成方法;研究了Fe@SiO2@PDA等磁性材料对多环芳烃荧蒽、芘、菲、蒽和苯并[a]芘、酞酸酯、酚类等污染物的吸附并阐明吸附动力学及吸附机机理；建立了系列检测检测苏丹红、酚类污染物、多环芳烃、溴氰菊酯、氰戊菊酯、氯菊酯、重金属离子等的灵敏分析方法，Fe@NiAl-LDHs 对三种拟除虫菊酯类杀虫剂检测限在0.12-0.27μgL-1, Fe@MOF-5检测含氮及含硫多环芳烃的检测限在0.025-0.033µg·L-1之间，Fe@Ag@DMB检测水中Cd(II)、Pb(II)和Hg(II)三种金属离子的检出限为0.011-0.031µg·L-1；采用热敏性聚合物功能化纳米零价铁核壳材料检测BPA、4-OP、TBBPA和4-NP的线性范围分别为2-200、2-300、2-100和2-100 μg L-1，检出限在0.58~0.76 μg L-1之间；采用磁性温度敏性双响应的纳米材料结合磁性固相萃取技术与高效液相色谱技术开发了检测苏丹红染料的灵敏方法，方法线性范围在0.05-500µg·L-1，检出限在0.005-0.013 µg·L-1之间，检测双酚A、酚、对苯二酚的检测限在0.019-0.031 μg L-1, 实际样品分析的加标回收率在94.0-105.4%之间；实验结果表明，磁性功能化材料对POPs及典型污染物具有非常好的吸附能力，可以更好的用于开发痕量环境污染物的分析检测方法，操作简单，减少了有机溶剂的使用、减小了二次污染物产生，富集效率高，具有非常好的应用价值及前景，同时本研究工作也为磁性纳米材料在环境领域的应用推广开拓了新的思路。

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