CN105043838A - 一种水体中富里酸亚组分的分级提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水体中富里酸亚组分的分级提取方法,所述分级提取方法包括如下步骤:步骤a:水样酸化及过滤、步骤b:水体富里酸的树脂吸附、步骤c:富里酸亚组分分级淋洗、步骤d:富里酸亚组分纯化、步骤e:水体富里酸亚组分除盐及固化。通过上述方式,本发明能够从水体中提取富里酸溶液,并利用树脂分离技术对富里酸亚组分进行分级,纯化后,最终得到分级的固态富里酸亚组分。

Description

一种水体中富里酸亚组分的分级提取方法
技术领域
本发明涉及富里酸亚组分分离提取技术,具体涉及一种水体中富里酸亚组分的分级提取方法。
背景技术
富里酸(fulvicacid)是由动植物残体经过复杂的物理、化学、生物过程形成的大分子有机混合物,它广泛存在于水体、土壤、沉积物等环境介质中。富里酸亚组分能溶于碱性和中性溶液,不溶于酸,是水体有机质的重要组成部分。
富里酸中含有大量活性官能团如羧基、酚羟基、羰基、氨基和巯基,从而具有很高的反应活性,在水环境中具有重要作用。例如富里酸能与水中的有毒重金属离子和有机污染物(如农药,PPCPs和PAHs)发生相互作用,形成化学和生物稳定性的溶于水和不溶于水的物质,从而改变其迁移、转化规律和生物有效性。由于富里酸的组成和结构极其复杂,其元素组成、化学结构随着时空不同而发生变化。为了更近一步的研究富里酸的结构和组成,前人将富里酸进行分级分离,从而减小其异质性,在土壤富里酸分级方面取得一系列成果。目前针对土壤富里酸亚组分的分级分离技术,一般基于IHSS推荐的XAD—8吸附技术为基础,即首先将土壤富里酸吸附在XAD—8树脂上,然后用不同性质的淋洗液淋洗树脂柱,得到不同富里酸亚组分分级样品。例如Dai等首先将土壤富里酸吸附在XAD—8树脂上,然后利用三种不同pH有机缓冲液、水及乙醇淋洗树脂,得到5种富里酸亚组分分级样品(Dai,J.,Ran,W.,Xing,B.,Gu,M.&Wang,L.CharacterizationoffulvicacidfractionsobtainedbysequentialextractionswithpHbuffers,water,andethanolfrompaddysoils.Geoderma135,284–295(2006).);Li等利用四种不同比例甲醇和盐酸溶液淋洗树脂,得到4种土壤富里酸亚组分分级样品(Li,A.,Hu,J.,Li,W.,Zhang,W.&Wang,X.Polaritybasedfractionationoffulvicacids.Chemosphere.77,1419–1426(2009).);Bai等利用5种不同pH的焦磷酸钠缓冲溶液淋滤树脂,得到5种土壤富里酸亚组分分级样品(BaiY.,WuF.,XingB.,MengW.,ShiG.,MaY.&GiesyJ.IsolationandCharacterizationofChineseStandardFulvicAcidSub-fractionsSeparatedfromForestSoilbyStepwiseElutionwithPyrophosphat.ScientificReports.5,8723|DOI:10.1038/srep08723(2015))。然而,对于水体中富里酸亚组分的分级提取未见相关报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种水体中富里酸亚组分的分级提取方法,该方法能够克服现有技术对富里酸亚组分分级提取过程的不足,获得分级富里酸亚组分。
本发明利用XAD-8树脂吸附水体中富里酸,后用不同pH值的焦磷酸钠溶液进行淋洗,从而实现富里酸亚组分的分级提取。提取及分级过程中不涉及有机溶剂,在提取完成后,可以通过测定富里酸亚组分中各个元素含量,对可能的无机残留进行定量,保证了富里酸亚组分的纯净。
本发明公开的技术方案如下:一种水体中富里酸亚组分的分级提取方法,所述分级提取方法包括如下步骤:
步骤a:水样酸化及过滤:
用碱和酸调节水体样品pH=0.5-1.5,用滤膜过滤,所得滤液标记为已滤水体样品;
步骤b:水体富里酸的树脂吸附:
将已滤水体样品以10-15倍柱体积/h的流速通过树脂柱,弃去流出液;
步骤c:富里酸亚组分分级淋洗:
以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=2的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=2的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分1;
以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=3的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=3的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分2;
以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=4的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=4的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分3;
以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=5的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=5的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分4;
以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=6的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=6的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分5;
以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=7的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=7的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分6;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=8的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=8的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分7;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=9的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=9的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分8;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=10的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=10的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分9;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=11的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=11的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分10;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=12的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=12的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分11;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=13的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=13的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分12;
步骤d:富里酸亚组分纯化:
向富里酸亚组分1至富里酸亚组分12,共计12份溶液中,分别加入氢氟酸,使溶液中氢氟酸浓度为0.3mol/L,持续搅拌4h,并静置24h后,离心得到12份上清液,分别标记为纯化富里酸亚组分1至纯化富里酸亚组分12;
步骤e:水体富里酸亚组分除盐及固化:
将纯化富里酸亚组分1至纯化富里酸亚组分12,共计12份溶液分别以3-5倍柱体积/h的流速通过树脂柱,弃去流出液;
每份纯化富里酸亚组分在树脂柱上吸附完成后,则分别用0.65倍柱体积去离子水以10-15倍柱体积/h的流速,冲洗树脂柱,弃去流出液;然后再用1倍柱体积0.1mol/L氢氧化钠溶液和2倍柱体积去离子水以3-5倍柱体积/h的流速依次淋洗树脂柱,收集流出液;再将收集的流出液通过氢离子饱和的氢型阳离子交换树脂进行交换,最终得到的流出液即为无盐富里酸亚组分;
依次操作,将每份纯化富里酸亚组分得到的无盐富里酸亚组分分别标记为无盐富里酸亚组分1至无盐富里酸亚组分12;
然后再将无盐富里酸亚组分1至无盐富里酸亚组分12分别冷冻干燥,最终得到12份固态富里酸亚组分分级样品。
优选的,所述分级提取方法还包括步骤f:取步骤e所得的固态富里酸亚组分1至固态富里酸亚组分12,分别在80-100℃下烘干20-40h后,在550℃下灼烧5h,然后测定步每份固态富里酸亚组分的灰分;
如果其中某份固态富里酸亚组分以干重计灰分大于1.0%,则将该固态富里酸亚组分用0.1mol/L盐酸溶解,重复步骤d、e和f的操作,直到其灰分小于1.0%。
优选的,所述分级提取方法还包括步骤g:取步骤g所得的固态富里酸亚组分1至固态富里酸亚组分12,分别在80-100℃下烘干20-40h后,用钼酸铵分光光度法测定其磷含量,如果其中某份固态富里酸亚组分磷含量大于0.1%,则重复步骤d、e和g的操作,直到磷含量<0.1%。
优选的,所述步骤a中的酸和碱分别是盐酸和氢氧化钠。
优选的,所述树脂柱采用的是XAD-8树脂柱。
优选的,所述步骤c中的焦磷酸钠缓冲溶液中焦磷酸钠的浓度为0.01-0.1mol/L,用盐酸和氢氧化钠调节焦磷酸钠缓冲溶液的酸碱度使其达到淋洗树脂柱的所需pH值。
本发明步骤a中,利用0.45μm孔径的滤膜去除水体中漂浮物、水藻藻体、及悬浮物颗粒。
本发明步骤c中pH=1.0时,富里酸亚组分可溶,杂酸腐殖酸为沉淀,因此步骤c通过调节pH值,去除杂酸而不损失富里酸亚组分;
本发明步骤d中加入氢氟酸的操作的作用是:利用氢氟酸和硅酸盐及硅单质反应,生产四氟合硅气体,从而去除富里酸亚组分样品中的含硅杂质。
本发明的有益效果是:本发明水体中富里酸亚组分的分级提取方法能够克服现有技术对富里酸亚组分分级提取过程的不足,获得纯度较高的分级富里酸亚组分,便于对水体天然有机质的研究。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1:北京郊区河流水体中富里酸亚组分的分级提取:
于2014年9月份取北京郊区河流水样,水体中含有大量水藻和悬浮颗粒物等;
XAD-8树脂柱;Sigma公司;
氢氧化钠:分析纯;盐酸:分析纯;焦磷酸钠:分析纯;
本实施例的具体提取步骤如下:
步骤a:水样酸化及过滤:
用6mol/L的盐酸和6mol/L的氢氧化钠调节水体溶液pH=1.0,用孔径为0.45μm的滤膜过滤,所得滤液标记为已滤水体样品,共计1000L;
步骤b:水体富里酸的树脂吸附:
将2000L水体样品以15倍柱体积/h的流速通过XAD-8树脂柱,弃去流出液;
步骤c:富里酸亚组分分级淋洗:
以5倍柱体积/h的流速,用pH=2的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗XAD-8树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=2的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到30L上清液,标记为富里酸亚组分1;
以5倍柱体积/h的流速,用pH=3的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗XAD-8树脂柱,每收集2-50ml流出液,在450nm处流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=3的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到21L上清液,标记为富里酸亚组分2;
以5倍柱体积/h的流速,用pH=4的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗XAD-8树脂柱,每收集2-50ml流出液,在450nm处流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=4的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到15L上清液,标记为富里酸亚组分3;
以5倍柱体积/h的流速,用pH=5的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗XAD-8树脂柱,每收集2-50ml流出液,在450nm处流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=5的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到11L上清液,标记为富里酸亚组分4;
以5倍柱体积/h的流速,用pH=6的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗XAD-8树脂柱,每收集2-50ml流出液,在450nm处流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=6的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到7.5L上清液,标记为富里酸亚组分5;
以5倍柱体积/h的流速,用pH=7的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗XAD-8树脂柱,每收集2-50ml流出液,在450nm处流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=7的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到5.8L上清液,标记为富里酸亚组分6;
氮气保护下,以5倍柱体积/h的流速,用pH=8的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗XAD-8树脂柱,每收集2-50ml流出液,在450nm处流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=8的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到5L上清液,标记为富里酸亚组分7;
氮气保护下,以5倍柱体积/h的流速,用pH=9的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗XAD-8树脂柱,每收集2-50ml流出液,在450nm处流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=9的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到4.3L上清液,标记为富里酸亚组分8;
氮气保护下,以5倍柱体积/h的流速,用pH=10的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗XAD-8树脂柱,每收集2-50ml流出液,在450nm处流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=10的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到3.7L上清液,标记为富里酸亚组分9;
氮气保护下,以5倍柱体积/h的流速,用pH=11的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗XAD-8树脂柱,每收集2-50ml流出液,在450nm处流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=11的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到3.5L上清液,标记为富里酸亚组分10;
氮气保护下,以5倍柱体积/h的流速,用pH=12的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗XAD-8树脂柱,每收集2-50ml流出液,在450nm处流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=12的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到3L上清液,标记为富里酸亚组分11;
氮气保护下,以5倍柱体积/h的流速,用pH=13的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗XAD-8树脂柱,每收集2-50ml流出液,在450nm处流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=13的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到3L上清液,标记为富里酸亚组分12;
步骤d:富里酸亚组分纯化:
向富里酸亚组分1至富里酸亚组分12,共计12份溶液中,分别加入6mol/L氢氟酸,使溶液中氢氟酸浓度为0.3mol/L,持续搅拌4h,并静置24h后,离心得到12份上清液,分别标记为纯化富里酸亚组分1至纯化富里酸亚组分12;
步骤e:水体富里酸亚组分除盐及固化:
将纯化富里酸亚组分1至纯化富里酸亚组分12,共计12份溶液,分别以3倍柱体积/h的流速通过XAD-8树脂柱,弃去流出液;
每份纯化富里酸亚组分在树脂柱上吸附完成后,则分别用0.65倍柱体积去离子水以10-15倍柱体积/h的流速,冲洗树脂柱,弃去流出液,再用1倍柱体积0.1mol/L氢氧化钠溶液和2倍柱体积去离子水以3-5倍柱体积/h的流速依次淋洗树脂柱,再将流出液通过氢离子饱和的氢型阳离子交换树脂进行交换,最终得到的流出液即为无盐富里酸亚组分;
依次操作,将每份纯化富里酸亚组分得到的无盐富里酸亚组分分别标记为无盐富里酸亚组分1至无盐富里酸亚组分12;然后再将无盐富里酸亚组分1至无盐富里酸亚组分12分别冷冻干燥,最终得到12份固态富里酸亚组分分级样品,分别标记为固态富里酸亚组分1至固态富里酸亚组分12。
步骤f:灰分测定:取步骤e所得的固态富里酸亚组分1至固态富里酸亚组分12,分别在80-100℃下烘干20-40h后,在550℃下灼烧5h,然后测定步每份固态富里酸亚组分的灰分;
如果其中某份固态富里酸亚组分以干重计灰分大于1.0%,则将该固态富里酸亚组分用0.1mol/L盐酸溶解,重复步骤d、e和f的操作,直到其灰分小于1.0%;
步骤g:取步骤e所得的固态富里酸亚组分1至固态富里酸亚组分12,分别在80-100℃下烘干20-40h后,用钼酸铵分光光度法测定其磷含量,如果其中某份固态富里酸亚组分磷含量大于0.1%,则重复步骤d、e和g的操作,直到磷含量<0.1%。
本实施例中,最终得到水体富里酸亚组分1亚组分8.6g、富里酸亚组分2亚组分7.9g、富里酸亚组分3亚组分7.4g、富里酸亚组分4亚组分6.9g、富里酸亚组分5亚组分4.7g、富里酸亚组分6亚组分3.5g、富里酸亚组分7亚组分2.1g、富里酸亚组分8亚组分1.2g、富里酸亚组分9亚组分0.8g、富里酸亚组分10亚组分0.6g、富里酸亚组分11亚组分0.4g、富里酸亚组分12亚组分0.3g,
结合富里酸自身特点,利用元素分析法和13C-NMR光谱分析法对富里酸亚组分进行定量-半定量分析;利用FTIR、UV-Vis和三维荧光光谱对富里酸亚组分进行定性分析,结果如下:
元素分析结果显示,该方法提取的水体富里酸亚组分中碳、氢、氧、硫元素含量及碳氢元素比、碳氧元素比,符合国际腐殖酸协会标准富里酸元素含量要求。FTIR光谱分析显示,该方法提取的水体富里酸亚组分均包含羟基、烷基和羧基等官能团,这与国际腐殖酸协会标准富里酸红外光谱结论一致。UV-Vis光谱分析显示,该方法提取的水体富里酸亚组分紫外吸光度均随着紫外波长增大而降低,紫外光谱符合指数递减规律,这与国际腐殖酸协会标准富里酸紫外光谱结论一致。13C-NMR光谱分析显示,该方法提取的水体富里酸亚组分均包含饱和脂肪碳峰、烷氧基碳、芳香碳、羧基碳,这与国际腐殖酸协会标准富里酸一致。三维荧光光谱分析显示,该方法提取的水体富里酸亚组分的三维荧光光谱峰均坐落于水体类富里酸荧光峰范围,与国际腐殖酸协会标准富里酸一致。
进一步分析表明:该方法提取的不同富里酸亚组分中的氢碳元素比存在明显变化,富里酸亚组分1-12的氢碳元素比分别为0.77、0.77、0.81、0.82、0.93、1.01、1.01、1.05、1.11、1.13、1.19、120;
13C-NMR光谱分析结果显示,该方法提取的不同富里酸亚组分中的羧基碳比例存在明显变化,富里酸亚组分1-12的羧基碳比例为26.8、26.4、25.7、24.9、23.1、23.1、21.7、20.1、19.1、18.5、18.6、1.84;
该方法提取的不同富里酸亚组分中的芳香碳含量存在明显变化,富里酸亚组分1-12的芳香碳比例为23.3、25.6、29.9、30.1、30.0、31.9、30.1、34.8、35.1、29.0、22.0、22.3;
实施例2:本实施例公开了一种水体中富里酸亚组分的分级提取方法,所述分级提取方法包括如下步骤:
步骤a:水样酸化及过滤:用碱和酸调节水体样品pH=0.5-1.5,用滤膜过滤,所得滤液标记为已滤水体样品;
步骤b:水体富里酸的树脂吸附:将已滤水体样品以10-15倍柱体积/h的流速通过树脂柱,弃去流出液;
步骤c:富里酸亚组分分级淋洗:以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=2的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=2的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分1;
以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=3的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=3的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分2;
以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=4的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=4的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分3;
以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=5的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=5的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分4;
以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=6的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=6的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分5;
以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=7的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=7的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分6;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=8的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=8的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分7;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=9的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=9的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分8;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=10的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=10的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分9;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=11的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=11的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分10;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=12的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=12的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分11;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=13的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=13的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分12;
步骤d:富里酸亚组分纯化:向富里酸亚组分1至富里酸亚组分12,共计12份溶液中,分别加入氢氟酸,使溶液中氢氟酸浓度为0.3mol/L,持续搅拌4h,并静置24h后,离心得到12份上清液,分别标记为纯化富里酸亚组分1至纯化富里酸亚组分12;
步骤e:水体富里酸亚组分除盐及固化:将纯化富里酸亚组分1至纯化富里酸亚组分12,共计12份溶液分别以3-5倍柱体积/h的流速通过树脂柱,弃去流出液;
每份纯化富里酸亚组分在树脂柱上吸附完成后,则分别用0.65倍柱体积去离子水以10-15倍柱体积/h的流速,冲洗树脂柱,弃去流出液;然后用1倍柱体积0.1mol/L氢氧化钠溶液和2倍柱体积去离子水以3-5倍柱体积/h的流速依次淋洗树脂柱,收集流出液;再将收集的流出液通过氢离子饱和的氢型阳离子交换树脂进行交换,最终得到的流出液即为无盐富里酸亚组分;
依次操作,将每份纯化富里酸亚组分得到的无盐富里酸亚组分分别标记为无盐富里酸亚组分1至无盐富里酸亚组分12;然后再将无盐富里酸亚组分1至无盐富里酸亚组分12分别冷冻干燥,最终得到12份固态富里酸亚组分分级样品,分别标记为固态富里酸亚组分1至固态富里酸亚组分12。
实施例3:本实施例与实施例2的不同之处在于,本实施例中还包括步骤f:取步骤e所得的固态富里酸亚组分1至固态富里酸亚组分12,分别在80-100℃下烘干20-40h后,在550℃下灼烧5h,然后测定步每份固态体富里酸亚组分的灰分;
如果其中某份固态富里酸亚组分以干重计灰分大于1.0%,则将该固态富里酸亚组分用0.1mol/L盐酸溶解,重复步骤d、e和f的操作,直到其灰分小于1.0%。
所述分级提取方法还包括步骤g:取步骤e所得的固态富里酸亚组分1至固态富里酸亚组分12,分别在80-100℃下烘干20-40h后,用钼酸铵分光光度法测定其磷含量,如果其中某份固态富里酸亚组分磷含量大于0.1%,则重复步骤d、e和g的操作,直到磷含量<0.1%。
实施例4:本实施例与实施例2的不同之处在于,本实施例中所述步骤a中的酸和碱分别是盐酸和氢氧化钠。
实施例5:本实施例与实施例2的不同之处在于,本实施例中所述树脂柱采用的是XAD-8树脂柱。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种水体中富里酸亚组分的分级提取方法,其特征在于,所述分级提取方法包括如下步骤:
步骤a:水样酸化及过滤:
用碱和酸调节水体样品pH=0.5-1.5,用滤膜过滤,所得滤液标记为已滤水体样品;
步骤b:水体富里酸的树脂吸附:
将已滤水体样品以10-15倍柱体积/h的流速通过树脂柱,弃去流出液;
步骤c:富里酸亚组分分级淋洗:
以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=2的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=2的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分1;;
以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=3的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=3的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分2;
以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=4的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=4的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分3;
以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=5的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=5的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分4;
以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=6的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=6的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分5;
以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=7的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=7的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分6;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=8的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=8的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分7;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=9的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=9的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分8;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=10的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=10的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分9;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=11的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=11的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分10;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=12的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=12的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分11;
氮气保护下,以5-10倍柱体积/h的流速,用pH=13的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗树脂柱,每收集2-50ml流出液,用特定波长紫外/可见光进行测定,流出液的紫外/可见吸光值先增大后减小,当流出液紫外/可见吸光值小于最大吸光值的0.5%时,停止pH=13的焦磷酸钠缓冲溶液淋洗过程,合并流出液,立即酸化至pH=1,搅拌4h后,静置24h,离心得到上清液,标记为富里酸亚组分12;
步骤d:富里酸亚组分纯化:
向富里酸亚组分1至富里酸亚组分12,共计12份溶液中,分别加入氢氟酸,使溶液中氢氟酸浓度为0.3mol/L,持续搅拌4h,并静置24h后,离心得到12份上清液,分别标记为纯化富里酸亚组分1至纯化富里酸亚组分12;
步骤e:水体富里酸亚组分除盐及固化:
将纯化富里酸亚组分1至纯化富里酸亚组分12,共计12份溶液分别以3-5倍柱体积/h的流速通过树脂柱,弃去流出液;
每份纯化富里酸亚组分在树脂柱上吸附完成后,则分别用0.65倍柱体积去离子水以10-15倍柱体积/h的流速,冲洗树脂柱,弃去流出液;然后用1倍柱体积0.1mol/L氢氧化钠溶液和2倍柱体积去离子水以3-5倍柱体积/h的流速依次淋洗树脂柱,收集流出液;再将收集的流出液通过氢离子饱和的氢型阳离子交换树脂进行交换,最终得到的流出液即为无盐富里酸亚组分;
依次操作,将每份纯化富里酸亚组分得到的无盐富里酸亚组分分别标记为无盐富里酸亚组分1至无盐富里酸亚组分12;
然后再将无盐富里酸亚组分1至无盐富里酸亚组分12分别冷冻干燥,最终得到12份固态富里酸亚组分分级样品,分别标记为固态富里酸亚组分1至固态富里酸亚组分12。
2.根据权利要求1所述的水体中富里酸亚组分的分级提取方法,其特征在于,所述分级提取方法还包括步骤f:取步骤e所得的固态富里酸亚组分1至固态富里酸亚组分12,分别在80-100℃下烘干20-40h后,在550℃下灼烧5h,然后测定步每份固态体富里酸亚组分的灰分;
如果其中某份固态富里酸亚组分以干重计灰分大于1.0%,则将该固态富里酸亚组分用0.1mol/L盐酸溶解,重复步骤d、e和f的操作,直到其灰分小于1.0%。
3.根据权利要求1所述的水体中富里酸亚组分的分级提取方法,其特征在于,所述分级提取方法还包括步骤g:取步骤e所得的固态富里酸亚组分1至固态富里酸亚组分12,分别在80-100℃下烘干20-40h后,用钼酸铵分光光度法测定其磷含量,如果其中某份固态富里酸亚组分磷含量大于0.1%,则重复步骤d、e和g的操作,直到磷含量<0.1%。
4.根据权利要求1所述的水体中富里酸亚组分的分级提取方法,其特征在于,所述步骤a中的酸和碱分别是盐酸和氢氧化钠。
5.根据权利要求1所述的水体中富里酸亚组分的分级提取方法,其特征在于,所述树脂柱采用的是XAD-8树脂柱。
6.根据权利要求1所述的水体中富里酸亚组分的分级提取方法,其特征在于,所述步骤c中的焦磷酸钠缓冲溶液中焦磷酸钠的浓度为0.01-0.1mol/L,用盐酸盐酸和氢氧化钠调节焦磷酸钠缓冲溶液的酸碱度使其达到淋洗树脂柱的所需pH值。
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