矿物表面浮选药剂吸附形态的解吸电喷雾离子化质谱分析方法研究

Characterization of flotation reagents adsorbed on mineral surface is the key point of flotation mechanism research, and the basis of developing new reagents and improving ore-dressing process. A vacuum-free analysis technique with high sensitivity and no damage to the integrity of the molecules absorbed on mineral surface is required in flotation research. In this project, desorption electrospray ionization mass spectrometry (DESI-MS) with these features will be introduced to the analysis of flotation reagents adsorbed on mineral surface. The effects of various factors on mass spectrometry signals will be investigated. For further study, the advantages of DESI-MS for flotation research will be evidenced through a series of experiments which include the comparison of the results obtained by DESI-MS and other analysis techniques, the reactive DESI analysis of heavy metal complexes and the analysis of products in single mineral flotation experiments. This project would broaden the application area of DESI-MS on mineral surface analysis, and make a more comprehensive and in-depth understanding of flotation mechanism.

对浮选药剂在矿物表面吸附形态的表征是研究浮选机理的关键，也是开发新型药剂、改进选矿工艺的基础。选矿研究中目前尚缺乏高灵敏度、无需真空且能得到矿物表面浮选药剂完整分子信息的分析技术。项目将具备上述特点的解吸电喷雾离子化质谱（DESI-MS）方法应用于矿物表面浮选药剂吸附形态的分析。项目在考察各种实验参数对质谱信号影响的基础上，通过比较DESI-MS与其它分析方法得到结果的差异，采用Reactive DESI分析浮选药剂重金属络合物，单矿物浮选实验产物分析等一系列研究，佐证DESI-MS在选矿研究中的优势。项目拓展了DESI-MS在矿物表面分析方面的应用范围，同时通过引入新的分析技术，可以使人们对浮选药剂吸附形态以及浮选机理的认识更加全面和深化，推动选矿研究的发展。

近年来敞开式质谱离子源凭借快速、原位、实时离子化样品等优势而受到广泛关注，成为质谱分析的热点研究方向。低温等离子体电离源（LTP）是一种基于介质阻挡放电的敞开式离子化技术，它产生温度接近室温的非平衡态等离子体，能够实现表面样品的直接电离。相比于其它敞开式离子化技术，LTP具有结构简单，气体和溶剂消耗量少等优势，特别适合与便携式质谱搭配用于现场分析，目前已成功应用于许多小分子化合物的分析，如三聚氰胺、爆炸物，小分子药物和农残等，但由于解离能低，对于分子量较大，饱和蒸汽压较低的化合物，常规LTP-MS的灵敏度明显降低。在本项目中，我们搭建了热解析-LTP-MS平台，通过加热样品板促使样品分子挥发，从而扩大了LTP-MS的应用范围。该项技术已成功应用于唾液中新精神活性物质的分析，灵敏度高于传统的免疫分析方法，精确度亦符合分析要求，加上二级质谱技术保障了方法的特异性，该项技术有望取代免疫分析方法，用于唾液中新精神活性物质的现场检测。进一步的，我们利用卤素灯代替加热板作为热源，尽管加热效率有所降低，但卤素灯无接触的加热方式拓展了方法的应用范围。. 此外，在基金资助下，项目开发了DLLME-GC-MS法测定葡萄酒中单萜醇的方法，具有操作简单、快速、灵敏、低成本、环境友好等特点，非常适合大批量样品分析。项目开发了两步衍生化-GC-MS法测定拟南芥中琥珀酰丙酮的方法，应用于植物中酪氨酸代谢紊乱产物的表征，为研究新生儿酪氨酸血症的病理和治疗技术提供了新的工具。项目还发明了一种可以使普通玻璃离心管承受上万转速的简易装置，将其用于鱼肉和蔬菜中农残分析的前处理，可同时完成d-SPE净化和DLLME-SFO提取两个步骤，在不影响灵敏度和精确性的情况下显著提高了分析速度。