近日，环境与市政工程学院与东北大学科研团队开展合作，基于研制的金属有机骨架材料 (MOF) 和共价有机骨架材料 (COF) 分别开发了适于环境水体中痕量氮川三乙酸 (NTA) 和重金属离子分析的样品前处理技术，相关成果分别发表在化学色谱领域Top期刊Journal of Chromatography A和化学光谱领域Top期刊Journal of Analytical Atomic Spectrometry上。
复杂体系中痕量组分的识别和定量分析是环境和分析科学研究的关键问题之一。在实际环境样品中，某些污染物的浓度水平较低 (浓度接近或者低于仪器分析的检出限)，但具有显著的环境持久性、生物累积性、长距离迁移能力和较强生物毒性，已成为亟需研究关注的污染组分。然而，由于环境样品中存在大量的共存组分和干扰离子，进一步制约了该类污染物的准确识别和定量分析。因此，十分必要开发简便、快速的样品前处理技术，实现复杂体系中极低含量污染组分的分析。
基于金属与NTA的配位能力不同，研究团队制备了铝基MOF (MIL-53(Al))，用于选择性地吸附环境水体中的NTA，再利用具有较强配位能力的Cu2+进行脱附，可实现环境水体中痕量NTA的分离富集。该方法同步实现了NTA的预富集和柱前衍生，简化了高效液相色谱分析该组分的步骤，可实现海水、污水厂进水和工业废水中NTA含量的快速分析，加标回收率在90.2-91.1%之间，检出限可达0.03 mg L-1 (S/N=3, n=7)。相关研究成果已被化学色谱领域Top期刊Journal of Chromatography A接收发表 (Available online 11 May 2022, 463137)，论文链接：https://doi.org/10.1016/j.chroma.2022.463137。
图1. MIL-53(Al)分离富集HPLC分析环境水样中NTA的流程示意图
针对环境水体中的超痕量的重金属离子（如：Co2+、Ni2+和Cd2+）分析面临的基质干扰严重和仪器灵敏度不足的问题，环境学院与东北大学研究团队共同设计一种新型的巯基化COF材料 (TpDvPa-S-SH，合成路径如图2所示)，并利用该材料研发了一种在线固相萃取分离富集-电感耦合等离子体质谱 (ICPMS) 检测环境水体 (自来水、水库水、污水处理厂出水和海水) 中痕量Co2+、Ni2+和Cd2+的方法 (如图3所示)。应用本方法分析环境水体中痕量的Co2+、Ni2+和Cd2+，检出限可分别达到1.46、1.38和0.10 ng L-1，精密度低于2.7%。相关研究成果已发表在化学光谱领域Top期刊Journal of Analytical Atomic Spectrometry (2022, 37, 157-164)，论文链接：https://doi.org/10.1039/D1JA00341K。
图2. 新型巯基化COF材料 (TpDvPa-S-SH) 合成示意图
图3. TpDvPa-S-SH在线固相萃取-ICPMS分析痕量Co2+、Ni2+和Cd2+装置示意图
该系列研究均得到了国家自然科学基金和山东省高等学校“青创人才引育计划”（2021）等课题的资助。青岛理工大学环境学院田永副教授、程嘉雯博士，东北大学理学院韩小璇博士和杨婷教授为该系列研究的第一作者或通讯作者。本次阶段性研究成果的发表将有助于深化我校与东北大学的科研合作，促进仪器共享、研究生互访、人才引育等工作的开展。（撰稿：田永、韩小璇、程嘉雯；审核：马莉、隋学智、马继平）
