论文部分内容阅读
由于有机磷农药在农业生产中的广泛使用,导致食品原料有机磷污染,被污染的食品摄入人体并在体内不断富集,进而诱发各种疾病。为减少食品中残留的有机磷农药,保障食品安全,本文开发了两种新型Zr-MOF（UiO-67）基复合吸附剂并将其应用于食品体系中残留的草甘膦农药去除。本论文主要开展的研究工作如下:（1）氧化石墨烯及Zr-MOF/氧化石墨烯复合吸附剂的合成及其草甘膦吸附性能研究。采用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、傅里叶中红外变换光谱以及X射线衍射图谱对吸附剂进行了表征,结果证明Zr-MOF/氧化石墨烯复合吸附剂的成功合成。对吸附草甘膦农药残留的条件进行了优化,得到最优条件为:pH4、吸附剂浓度20.0 mg/L、吸附时间180分钟。在最优吸附条件下,评价其对草甘膦农药的吸附性能,结果表明该复合吸附剂的吸附量显著高于氧化石墨烯对草甘膦农药的吸附量。同时将其应用于实际食品样品中,吸附过程仍符合拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。结果表明,在食品样品中Zr-MOF/氧化石墨烯仍然表现出较好的草甘膦吸附性能,其最大吸附量qmax可以达到482.69 mg/g。通过对吸附机理的研究证明,Zr-MOF/氧化石墨烯复合吸附剂充分利用了Zr-MOF及氧化石墨烯的诸多优点,实现了高效吸附草甘膦农药残留的目的。（2）磁性Zr-MOF复合吸附剂的合成及其草甘磷吸附性能研究。采用“层-层”包被的方法制备了Fe3O4@SiO2@UiO-67（FSU）复合吸附剂,并采用扫描电子显微镜、投射电子显微镜、傅里叶中红外变换光谱以及X射线衍射图谱对其进行了系统地表征,结果证明磁性Zr-MOF复合纳米吸附剂FSU的成功合成,且FSU可通过外加磁场食品体系中分离出来,避免了吸附剂对食品体系的二次污染。对吸附草甘膦农药残留的条件进行了优化,得到最优条件为:pH4、吸附剂浓度30.0 mg/L、吸附时间60分钟。在最优条件下,研究其对草甘膦农药的吸附过程,结果表明磁性Zr-MOF复合吸附剂FSU吸附草甘膦农药的过程主要为化学吸附且符合拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。此外,利用XPS等手段分析其吸附机理,结果表明磁性Zr-MOF复合吸附剂FSU中的Zr—O基团对草甘膦的结合作用占据主要地位,且Zr-O基团的数量直接影响其对草甘膦农药残留的吸附去除能力。Zr-MOF复合吸附剂FSU在吸附去除食品样品中草甘膦农药方面也表现出了较好的吸附去除效果。（3）磁性Zr-MOF复合吸附剂FSU对草甘膦农药的检测性能探究。采用原子荧光分光光度计及紫外分光光度计对复合吸附剂FSU的光学性能进行了评价,结果表明该复合吸附剂具有较好的荧光特性。由于草甘膦分子与磁性Zr-MOF复合吸附剂FSU的混合可以提高FSU的荧光强度,因此探究了草甘膦农药浓度与荧光增强程度之间的关系。结果表明,在一定范围内草甘膦农药浓度与荧光增强之间具有线性关系。检测结果说明该复合吸附剂FSU荧光检测草甘膦的方法具有较宽的检测范围（0.1-40.0 mg/L）和较低的检出限（0.093 mg/L）。另外,通过分析各吸附剂组分的荧光特性发现磁性Zr-MOF复合吸附剂FSU的发光基团为Zr基团,且增加草甘膦农药的浓度,复合吸附剂FSU的荧光显著增强,说明草甘膦分子与吸附剂的结合增加了该吸附剂的荧光强度。通过加标测回收率的方法测定了该方法的可信度。结果显示,该方法具有较高的可信度且回收率在90-97%。同时,还测定了该检测方法的抗干扰能力,通过对比六种不同品种有机磷农药对吸附剂的荧光增强效果的强弱,发现草甘膦农药对磁性Zr-MOF复合吸附剂FSU的荧光增强效果最好,且显著高于其他品种的有机磷农药。以上试验证明Zr-MOF（UiO-67）基复合吸附剂对食品体系中草甘膦农药的去除效果较好,能够有效控制去除食品体系中有机污染物,在食品安全领域具有较为广阔的应用前景。