微孔滤膜吸附对吡唑醚菌酯检测的影响及吸附机理研究

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随着检测仪器灵敏度的提高,水溶液中样品经过微孔滤膜简单的过滤后可直接检测分析。微孔滤膜对测试物质的吸附行为极大地影响了实验分析结果的准确性。吡唑醚菌酯是一种被广泛使用的农药,但对水生生物和环境都存在潜在的风险,引起人民的越来越多的关注。因此,研究微孔滤膜对吡唑醚菌酯的吸附及其机理对提高吡唑醚菌酯分析准确性具有重要意义。首先研究了5种微孔滤膜过滤吡唑醚菌酯对高效液相色谱(HPLC)分析的影响,发现5种微孔滤膜对吡唑醚菌酯都有不同程度的吸附。过滤10 m L的吡唑醚菌酯水溶液(1.0 mg/L)时,它们吸附率的大小依次为聚醚砜(PES)微孔滤膜>聚酰胺6(Nylon 6)微孔滤膜>聚四氟乙烯(PTFE)微孔滤膜>亲水性聚四氟乙烯(PTFE-Q)微孔滤膜>聚丙烯(PP)微孔滤膜。过滤1 m L除了PTFE-Q和PP微孔滤膜外,其他三种微孔滤膜的吸附率为100%,或吸附后浓度低于检测限。为了减少膜吸附对分析的影响,在水中加入甲醇能明显地降低微孔滤膜对吡唑醚菌酯的吸附;当甲醇添加量为60%时,有效消除PES和Nylon 6微孔滤膜对1.0 mg/L吡唑醚菌酯的吸附现象。在此基础上,以常用的PES和Nylon 6两种微孔滤膜为研究对象,采用批量平衡法研究吡唑醚菌酯的吸附动力学,等温线和热力学;并结合压汞仪、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)研究其吸附机理。结果显示伪二阶动力学(R~2=0.98,χ~2=0.65)和Freundlich模型(R~2=0.98,χ~2=0.98)很好地描述了吡唑醚菌酯在PES微孔滤膜上的吸附动力学和等温线,推测在较高浓度(0.3-1.6 mg/L)的溶液中,吡唑醚菌酯分子在PES微孔滤膜上为多层物理吸附。线性模型更好的描述在较低浓度(0.4-1.2 mg/L)下等温吸附过程。伪一阶动力学(R~2=0.98,χ~2=0.65)和线性模型(R~2=0.98,P’s r=0.65)更好地拟合Nylon 6微孔滤膜的吸附动力学、等温线,实验表明分配是吡唑醚菌酯在Nylon 6微孔滤膜表面吸附的主要作用方式,范德华力是此过程中的主要作用力。W&M等温线模型表明,PES和Nylon 6微孔滤膜附吡唑醚菌酯都涉及多个过程,可能涉及微孔填充机制。结合ATR–FTIR和XPS分析以及热力学推测PES和Nylon 6微孔滤膜对吡唑醚菌酯主要是物理吸附。除了疏水性作用之外,π-π键相互作用可能参与了PES微孔滤膜的吸附吡唑醚菌酯得过程。而Nylon 6微孔滤膜可能和吡唑醚菌酯分子形成氢键;PES微孔滤膜吸附吡唑醚菌酯是一个自发吸热的过程,而Nylon 6微孔滤膜吸附吡唑醚菌酯则是自发放热的过程。
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