超临界CO流体萃取土壤中苄嘧磺隆的研究

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苄嘧磺隆(BSM)是一种超高效的磺酰脲类除草剂。由于其残留可对当茬及后茬作物造成药害,且对环境带来的污染和生态毒性也十分严重,所以研究苄嘧磺隆在土壤中的残留分析方法具有重要意义。本文选用超临界CO2流体萃取法,对苄嘧磺隆在土壤中的残留提取进行了较为系统的研究。主要研究结果如下:
   1、苄嘧磺隆在超临界CO2流体中平衡溶解度的测定
   采用动态法首次测定了苄嘧磺隆在超临界CO2流体中的溶解度。以研究相对成熟的萘在超临界CO2流体中的溶解度实验值与文献值作对比,验证装置的可靠性。实验所用的压力范围为10MPa~35MPa,温度为308.15K、318.15K和328.15K,结果表明其溶解度摩尔分数为4.13×10-7~1.93×10-6。对测定结果进行了Chrastil密度型模型和Chrastil改进模型的模拟,模拟结果均取得较好的吻合。Chrastil密度型模型归纳出了苄嘧磺隆溶解度与CO2密度之间的关系式为1ny=1.745151nρ-3457.74191/T+5.8819,Chrastil改进模型的模拟效果稍优于Chrastil密度型模型,模拟所得的平均相对偏差为8.82%,根均平方为11.3%,两者很接近,这表明理论模型的可操作性很好。
   2、超临界CO2流体萃取土壤中苄嘧磺隆的方法研究
   (1)采用单因素试验法对萃取压力、萃取温度、萃取时间、改性剂种类、改性剂含量、出口温度以及萃取方式等因素的影响进行了考察。实验表明,最佳改性剂为甲醇,含量15%,无需静态萃取,其他条件因素对苄嘧磺隆萃取率的影响在开始阶段均为正相关。
   (2)综合单因素试验结果,采用L16(45)正交表设计试验,结果分析表明,各因素的影响程度依次为:萃取压力>萃取温度>改性剂含量>萃取时间>出口温度。
   (3)根据正交试验结果,采用中心组合设计法(三因素三水平的响应面分析)对萃取条件进行优化,建立了苄嘧磺隆萃取率的二次回归方程。此模型回归方程为:Y=86.4233+8.0413X1-2.4713X2-1.0050X3-2.1217X12+4.9800X1X2-4.0867X22+0.3725X1X3-6.5675X2X3-6.7342X32,相关系数R2=0.9676,模型的拟合性好,压力、提取温度和改性剂含量三个因素均为极显著。通过响应面分析及岭嵴分析得到了优化组合条件为:压力34.83MPa,温度为57℃,改性剂含量为14.4%,理论上苄嘧磺隆的萃取率为92.69%,验证值为93.45%。该方法的最低检出限(按S/N=3计)为0.028mg/L,平均加标回收率为81.3%~93.6%,相对标准偏差(RSD)在3.41%~8.63%之间。
   3、土壤中高岭土、蒙脱石和胡敏酸含量对苄嘧磺隆萃取率的影响
   通过正交试验以及单因素添加试验研究BSM的SF-CO2萃取率,发现对萃取率的影响大小为高岭土>蒙脱石>胡敏酸。利用SAS软件回归分析得出三种物质的含量对萃取率的影响均为极显著,并且随着三种物质含量的增多萃取率均逐渐减小。而在对吸附常数与萃取率的回归分析后发现,吸附常数与萃取率的相关性很大,不同高岭土、蒙脱石和胡敏酸添加量的土壤复合物吸附苄嘧磺隆的Kf值对萃取率的影响均为极显著,这说明超临界萃取率的大小受吸附的影响很大。
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