室内空气中超痕量有机污染物的富集与机理研究

室内空气中除了含有甲醛、氨和苯系这些微量-痕量水平上的污染物以外，还有许多在痕量-超痕量水平上的半挥发性有机污染物。这些污染物的低剂量长期暴露问题已得到了多方面的关注。离子液体是优良的溶剂，其容量大、稳定性好，结构可设计，能作为富集污染物的载体。本课题在[Bmim]PF6和[Bmim]NTf2两种离子液体的基础上，以改变离子液体碳链的结构来改善选择性，合成新的离子液体；建立痕量-超痕量半挥发性有机污染物的分析评价方法；对室内空气中重要的SVOC代表物BDE-47、Cypermethrin和DEHP进行富集过程和机理的研究，考察离子液体种类、用量、酸碱性、无机离子、富集温度、时间、方式以及污染物的种类、浓度等参数对过程的影响，测定富集平衡常数和富集速率常数，进行热力学函数（Ea、ΔH、ΔG、ΔS）的计算等，揭示有机污染物与离子液体的"构-效"关系，建立离子液体富集污染物的热力学和动力学模型。

合成了一系列带有酯基的离子液体，特别是对3-甲基-1-乙酸甲酯基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺（[MIMCH2COOCH3] NTf2）系列的5种离子液体进行了合成、表征、性质和应用的研究，采用比较法筛选出性能较好的[MIMCH2COOCH3] NTf2，对室内空气中重要的SVOC代表物邻苯二甲酸酯类（PAEs）物质进行富集过程和机理的研究并将其应用到实际环境的采样中，取得了预期的良好效果。.本课题在以下几方面有所创新：.一、创新研究方法.为了加速离子液体的应用，我们提出采用比较法：以同系列的、研究透彻的离子液体为参比，对照研究新离子液体在热力学和动力学行为上与参比离子液体的差异，来快速筛选符合应用性质的新离子液体。.二、建立分析方法.我们建立了离子液体富集-热脱附-气相色谱-质谱联用的分析方法。这个方法可以应用在离子液体热力学性质、富集动力学参数、离子液体采样管的性能和实际的采样研究上。.三、揭示作用机理.首先是对[BMIM]NTf2和[MIMCH2COOCH3] NTf2在氘代氯仿中是否存在分子内氢键或分子间氢键的判断。我们进行了浓度（0.88mmol/L-400mmol/L）和温度（295-323K）实验。发现：[BMIM]NTf2和[MIMCH2COOCH3] NTf2与其它阴离子系列的离子液体有所不同，C2-H上不存在通常意义上的分子内和分子间的氢键。第二个层面是向[BMIM]NTf2和[MIMCH2COOCH3] NTf2中加入酯基化合物乙酸乙酯和邻苯二甲酸二甲酯两种探针，直接观察探针与这两种离子液体的相互作用和活性位点。从实验结果能明显观察到作用后，酯基化合物与该离子液体的活性位点在C2-H。表明[MIMCH2COOCH3] NTf2对酯基化合物具有选择性；而 [BMIM]NTf2在加入探针后几乎观察不到C2-H的变化。.四、推进实际应用.将[MIMCH2COOCH3] NTf2制作成空气采样管，对家庭、办公室和实验室的室内空气进行数十个样品的采样，并与现有的其它方法进行比较。实验发现，离子液体对室内空气中的PAEs均具有优良的选择性，并且对于使用通常方法不易采集到的邻苯二甲酸二甲酯也具有明显的富集效果。实验证明该离子液体空气采样管可以应用于室内空气中半挥发性有机污染物的采集和分析，并且对邻苯二甲酸二甲酯显示了较其它PAEs更好的选择性。