《集成光催化預處理功能的水樣重金屬微分析系統研究》是依託杭州師範大學，由葉美英擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：集成光催化預處理功能的水樣重金屬微分析系統研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：葉美英
- 依託單位：杭州師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
環境污染是當今社會面臨的重要問題，光催化氧化技術在解決水環境污染等重大問題方面有著廣泛的研究和套用，但直接作為樣品預處理技術集成於微流控晶片還很少見。本項目以液芯波導技術的高光傳輸效率和微流控晶片的高效微流體控制為基礎，研製基於液芯波導的光催化流動型微反應器和微流控晶片分析的線上樣品預處理技術。通過在液芯波導管內壁均勻塗覆TiO2薄膜，使光線在波導管內長距離高效傳播。通過光纖將雷射耦合進液芯波導管，將波導管與微通道相耦合，利用晶片的網路結構控制樣品及試劑溶液的流動，使有機物在液芯波導管中實現高效線上光催化降解。利用晶片毛細管電泳對水樣中重金屬離子進行線上分離和電化學檢測。.通過研究，不僅能為微流控晶片分析提供一種新的高效的線上樣品預處理方法，同時建立集樣品預處理、分離、檢測與一體的微型環境水樣線上分析系統。在此基礎上研究可現場監測的攜帶型水質重金屬分析儀器，推動環境分析系統的進一步發展。
結題摘要
環境污染是當今社會面臨的重要問題，光催化氧化技術在解決水環境污染等重大問題方面有著廣泛的研究和套用，但直接作為樣品預處理技術集成於微流控晶片還很少見。本項目以TiO2塗層微流控晶片的高效光催化和高效微流體控制為基礎，研製光催化流動型微反應器和微流控晶片分析的線上樣品預處理技術。使有機物在TiO2塗層微流控晶片中實現高效線上光催化降解。然後利用UV-VIS或電化學檢測器進行有機物降解產物或重金屬的線上檢測。建立了集樣品預處理和檢測與一體的微型環境水樣線上分析系統。在上述微型環境水樣線上分析系統中實現了有機磷水樣的線上光催化降解及總磷檢測，總磷的檢測範圍為0.05-5 mg/L，檢出限為0.013mg/L，與國標法的線性範圍和檢出限非常接近。0.1mg/L 的毒死蜱降解率達到100%，完成一次測定（包括樣品消解和紫外檢測）的時間約為30min。同時實現了EDTA-重金屬水樣的線上光催化及重金屬Cd2+的電化學檢測。Cd2+ 的檢測範圍為0.005~0.5mg/L，檢出限為2.5μg/L。最佳條件下EDTA的降解率可達92.6%。線上檢測所需的樣品體積僅為0.3mL，完成一個水樣分析的時間約為60min。在上述微型環境水樣線上分析系統中還研究了有機物水樣的線上光催化降解及COD檢測。在最佳化的條件下，COD的測定範圍為20-1000mg/L，與標準方法相當。在該微型分析系統中進行環境水樣的總磷，重金屬及COD測定具有操作簡單，快速，試劑用量少，避免有毒試劑、珍貴試劑的使用，無二次污染等優點。有機物在微流控晶片中光催化降解反應的時間僅需20～60s，但由於受檢測器死體積靈敏度的限制，整個檢測過程則需要30～60min。 因此研製微型的，高靈敏的集成化檢測器是今後研究的一個重點。
