[发明专利]巯基改性硅胶、制备方法和应用，以及检测水中烷基汞的方法

说明书

本发明涉及一种巯基改性硅胶、制备方法和应用，以及检测水中烷基汞的方法，所述巯基改性硅胶包括硅胶基体和形成在所述硅胶基体表面的树枝状修饰基团，所述修饰基团包括通式(Ⅰ)所示的结构单元，其中，m选自0‑3的整数，n1、n2各自独立的选自2～3的整数，R1、R2各自独立的选自氢原子或碳原子数为1～2的烷基或取代烷基。

技术领域

本发明涉及有机金属污染领域，特别是涉及一种巯基改性硅胶、制备方法和应用，以及检测水中烷基汞的方法。

背景技术

烷基汞，包括甲基汞、乙基汞，是一类剧毒并且有强致癌作用的有机金属化合物，此类化合物脂溶性强，易残留在自然水体中的生物体脂肪组织中，并在水体食物链中富集，进而对人类及生活在水生生态系统和湿地生态系统中的动物产生严重危害，是具有严重生物毒性的环境污染物。

烷基汞中甲基汞毒性最强，环境中任何形式的汞(金属汞、无机二价汞和烷基汞等)均可在一定条件下转化为有剧烈毒性的甲基汞，即汞的甲基化。汞的甲基化反应主要发生在水体中，并在食物链中富集，浓度逐渐增大。当人们饮用被汞污染的水和食用受汞污染的食物时，就会发生汞中毒事件。水体汞污染来源多为汞的开采冶炼、氯碱、化工、仪表、颜料等工业企业排出的废水及含汞农药的使用。水中胶体颗粒、悬浮物、泥土颗粒、浮游生物等能吸附汞，而后通过重力作用沉降进入底泥，底泥中的汞在微生物的作用下可转变为甲基汞或二甲基汞，甲基汞能溶于水，又可从底泥返回水中。因此，无论汞或甲基汞污染的水体均可造成危害。其中最为典型的例子就是日本熊本县水俣湾地区的居民因长期食用受甲基汞污染的鱼贝类而引起的慢性甲基汞中毒，即水俣病。日本所发生的水俣病，是一种中毒性神经疾病，是工业污染引起的有机汞中毒事件。

自20世纪70年代以来，由烷基汞引起的中毒事件频繁发生，烷基汞污染物引起了人们的高度重视，各国政府在制定本国的环境法律、法规和标准时，都将烷基汞类化合物放在首要地位加以考虑。我国国家环境保护总局发布的各类环保标准中也包括该类化合物，并将其作为目前环境监测的一项重要指标。测定和研究烷基汞的手段，对于减轻污染、保护生态环境有重要应用价值。

目前对于水中烷基汞的检测手段，主要是基于固相萃取-气相色谱法，常用的固相萃取吸附材料主要有活性炭、吸附树脂、改性硅胶等。

实际应用中，既可利用有机试剂改性活性炭，然后再吸附金属离子；也可将试液中的痕量待测金属离子转化为可被吸附的有机化合物，再用活性炭吸附，目前，有机试剂改性活性炭的应用比较多。虽然活性炭的比表面积大，吸附能力强，但是很难将目标物从吸附剂上完全洗脱下来，使得回收率有所降低。

吸附树脂，按其化学结构可以分为非极性、中极性和极性吸附树脂。非极性吸附树脂中电荷分布均匀不带任何功能基，主要是由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成。中极性吸附树脂的分子结构中存在酯基等中等极性基团。极性吸附树脂也叫螯合树脂，其分子结构中含有酰胺基、亚砜基、腈基等极性较强的基团，极性基团含N、O、S等原子，能与目标金属离子进行选择性螯合作用。

改性硅胶，也称有机硅胶，含有Si-C键、且至少有一个有机基团直接与硅原子相连。其中以硅氧键(-Si-O-Si-)为骨架的聚硅烷是应用最广的一类。与其它材料相比，有机硅胶具有耐高低温、耐氧化稳定性、耐候性、耐腐蚀、无毒无味等特点，应用广泛。巯基对铅、镉、铜、汞等金属元素都具有良好的螯合吸附作用，以巯基作为螯合基团的改性硅胶作为固相吸附材料用于烷基汞的吸附研究较为广泛。但是对于微含量的水体中的烷基汞，现有的巯基改性硅胶的吸附效果并不理想，吸附效率不高。

发明内容

基于此，有必要提供一种巯基改性硅胶、制备方法和应用，以及检测水中烷基汞的方法。

本发明提供一种巯基改性硅胶，包括硅胶基体和形成在所述硅胶基体表面的树枝状修饰基团，所述修饰基团包括通式(Ⅰ)所示的结构单元：