一種分子印跡固相萃取技術-電位法聯用檢測有機汙染物的方法
2023-10-09 20:29:14 3
一種分子印跡固相萃取技術-電位法聯用檢測有機汙染物的方法
【專利摘要】本發明涉及檢測有機汙染物的方法，具體地說是一種分子印跡固相萃取技術-電位法聯用檢測有機汙染物的方法。採用有機汙染物分子印跡聚合物作為固相萃取填料對樣品中有機汙染物進行富集分離，而後利用有機汙染物分子印跡聚合物膜離子選擇性電極對上述富集後的有機汙染物進行電位檢測，從而實現複雜樣品中有機汙染物的電位檢測。本發明採用分子印跡固相萃取技術消除影響電位檢測的複雜樣品基體效應，有效提高了電位檢測的精確度，擴大了電位檢測法的應用範圍。
【專利說明】一種分子印跡固相萃取技術-電位法聯用檢測有機汙染物的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及檢測有機汙染物的方法，具體地說是一種分子印跡固相萃取技術-電位法聯用檢測有機汙染物的方法。
【背景技術】
[0002]聚合物敏感膜離子選擇性電極是化學傳感器的一個重要分支，它的研究始於上世紀六十年代，其檢測原理基於敏感膜的響應電位與分析物離子活度關係符合能斯特(Nernst)方程。此類電極因具有操作簡單、攜帶方便、對分析物可以進行連續快速檢測等優越性能，已在環境監測、臨床化驗、食品分析等領域得到廣泛應用。然而，當將聚合物膜離子選擇性電極應用於複雜環境樣品中痕量有機汙染物的檢測時，由於環境樣品中有機汙染物含量極低且樣品基體效應大，因而無法採用此類電極對複雜環境樣品中有機汙染物進行直接電位檢測。
[0003]分子印跡聚合物具有構效預定性、特異識別性和廣泛實用性等特點，已在分析化學領域得到廣泛的應用。分子印跡技術集分離與富集於一體的特點，能夠提高分析的選擇性和靈敏度。以分子印跡聚合物作為高效吸附劑的分子印跡固相萃取技術具有操作簡單、溶劑消耗少以及選擇性高等優點，已廣泛應用於複雜樣品中痕量有機汙染物的高選擇性分尚富集過程。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種分子印跡固相萃取技術-電位法聯用檢測有機汙染物的方法。
[0005]為實現上述目的，本發明採用的技術方案為:
[0006]一種分子印跡固相萃取技術-電位法聯用檢測有機汙染物的方法，採用有機汙染物分子印跡聚合物作為固相萃取填料對樣品中有機汙染物進行富集分離，而後利用有機汙染物分子印跡聚合物膜離子選擇性電極對上述富集後的有機汙染物進行電位檢測，從而實現複雜樣品中有機汙染物的電位檢測。
[0007]具體為:
[0008]I)首先將待測水樣樣品通過預先經活化的有機汙染物分子印跡固相萃取柱，然後採用溶劑清洗殘留在柱子上的雜質，最後採用極性有機溶劑洗脫保留在固相萃取柱上的有機汙染物，即得到待測液；
[0009]2)將待測標準液加入檢測池內，採用有機汙染物分子印跡聚合物膜離子選擇性電極檢測，產生標準電位變化信號；
[0010]3)以標準電位變化信號對有機汙染物濃度繪圖即得標準工作曲線；
[0011]4)將實際待測樣品按步驟I)的方式處理，得到實際待測樣品液；而後再按步驟2)的方式進行檢測，得到樣品電位變化信號；再通過對照標準工作曲線即得樣品中有機汙染物的濃度。
[0012]所述固相萃取填料為以有機汙染物作為模板分子，在功能單體、交聯劑、引發劑、致孔劑的存在下發生聚合反應，反應完成後將上述獲得的聚合物粉碎成10-120 μ m粒徑大小的粉末，粉碎後的粉末採用非極性溶劑洗脫，再用極性有機溶劑索氏抽提24-48h，抽取後室溫下風乾得到有機汙染物分子印跡聚合物顆粒。
[0013]將所述有機汙染物分子印跡聚合物顆粒加入到頂端裝有一個聚四氟乙烯篩板(20 μ m)的固相萃取柱中，然後用同樣的一個篩板裝到柱體末端，將固相萃取材料封實，即得有機汙染物分子印跡固相萃取柱。
[0014]以待測的有機汙染物分子為模板，合成出具有規則形狀的分子印跡聚合物顆粒，並將其作為離子載體分散於離子選擇性電極聚合物膜中製得有機汙染物分子印跡聚合物膜離子選擇性電極。
[0015]所述的有機汙染物為有機農藥、多環芳烴或多氯聯苯。
[0016]所述步驟I)中極性溶劑為乙腈，甲醇，乙酸乙酯。
[0017]所述步驟I)極性有機溶劑與索氏抽提採用的極性有機溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、乙
腈、醋酸或乙酸乙酯。
[0018]所述非極性溶劑為:二氯甲烷，正丁醇或正己烷。
[0019]檢測原理:採用分子印跡固相萃取技術消除樣品基體效應並實現有機汙染物的高選擇性富集，利用聚合物膜離子選擇性電極對富集後有機汙染物進行檢測，從而實現複雜樣品中有機汙染物的高選擇性、高靈敏度電位檢測(參見圖2 )。
[0020]本發明的優點在於:
[0021]1.本發明擬採用分子印跡固相萃取技術消除樣品基體效應並實現有機汙染物的高選擇性富集，利用聚合物膜離子選擇性電極對富集後汙染物進行檢測，從而實現複雜樣品中有機汙染物的電位檢測。
[0022]2.本發明採用分子印跡聚合物作為固相萃取材料對環境樣品進行高選擇性分離富集，有效地消除了樣品基體效應，這將進一步拓寬離子選擇性電極的應用領域，將有力地推動化學傳感器技術在環境監測領域的發展。
[0023]3.本發明的方法設備輕便易攜，操作簡單，可以實現對複雜基質水樣的實時在線監測；與大型色譜分析儀器相比有效地降低了檢測成本並大大簡化了樣品前處理過程。因而本發明將在水質分析、環境監測、汙染物控制等領域均能發揮巨大的作用。
[0024]4.本發明採用分子印跡固相萃取技術消除影響電位檢測的複雜樣品基體效應，擴大了電位檢測法的應用範圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明實施例提供的分子印跡固相萃取技術-電位檢測聯用檢測有機汙染物的裝置結構示意圖。
[0026]圖2為本發明提供的有機汙染物分子印跡固相萃取柱對水樣有機汙染物的分離
富集原理示意圖。
[0027]圖3為本發明實施例提供的電極測定對照樣品的對照電位速率變化信號響應曲線以及不同濃度毒死蜱標準樣品的標準電位速率變化響應信號。[0028]圖4為本發明實施例提供的電極測定不同濃度毒死蜱標準樣品的標準工作曲線。工作曲線方程:dE/dt=-l.461+6.123 X IO8Ccpf ;其中dE/dt單位為mv/s，CCPF為毒死蜱濃度，單位為nmol/L。
【具體實施方式】
[0029]實施例1
[0030]以檢測海水中有機汙染物分子毒死蜱為例。具體檢測步驟如下:
[0031]1.毒死蜱分子印跡固相萃取填料的製備:
[0032]將2.7mM毒死蜱和10.7mM甲基丙烯酸混合均勻放置lh，加75.2mM 二甲基丙烯酸乙二醇酯、40mL乙腈、1.2mM偶氮二異丁腈,超聲5_10min使其混合均勻,然後向其中通氮氣IOmin後密封，75°C恆溫油浴鍋聚合24h得到白色塊狀的聚合物。將該白色塊狀聚合物45°C恆溫真空乾燥24h後研磨過篩，取300目以上微粒經甲醇或乙腈索氏抽提洗脫，直到洗脫液在紫外吸收光譜中λ =228.7nm處無吸收峰為止，即得到毒死蜱分子印跡聚合物。將所得印跡聚合物在45 °C真空乾燥後稱取50mg填裝到容量為3mL的聚乙烯柱管內，材料上下各加一個孔徑為20 μ m的聚四氟乙烯篩板並壓緊，即得毒死蜱分子印跡固相萃取柱；
[0033]2.毒死蜱分子印跡聚合物膜離子選擇性電極的構建:
[0034]PVC顆粒、毒死蜱分子印跡聚合物載體、三十二烷基甲基氯化銨(TDMAC)，鄰硝基苯辛醚(O-NPOE)共390.76mg,其中27.6wt%PVC顆粒、64.0wt%鄰-硝基苯辛醚，7.0wt%毒死蜱分子印跡聚合物載體，1.4被％三十二烷基甲基氯化銨加入到2.5mL四氫呋喃溶液中，超聲2-3min，攪拌2h使之分散均勻，並在室溫下自然揮發12h，即得到電極敏感膜。用打孔器將敏感膜切割成0.6cm直徑大小的均勻圓片，用四氫呋喃將敏感膜黏附到聚四氟乙烯管頂管。電極在使用前應以磷酸氫二鈉與磷酸二氫鉀的混合緩衝溶液(PH=7.3)活化24h ；
[0035]3.按圖1描述的裝置進行檢測。如圖所示:用蠕動泵將樣品泵入系統，樣品經過分子印跡固相萃取柱之後廢液通過轉換閥流出系統，待測物和部分雜質將保留在柱體上；將清洗液用蠕動泵泵入系統，對柱體上的雜質進行清洗，清洗液經過柱體後變成含雜質的廢液，最終通過轉換閥流出系統；洗脫溶劑經蠕動泵泵入系統後將保留在柱子上的目標汙染物洗脫下來，成為洗脫液，洗脫液經轉換閥流入氮吹裝置，在氮氣吹掃之下濃縮到一定體積後經氮吹裝置下遊的轉換閥流入檢測池。檢測池中工作電極為聚合物膜離子選擇性電極，參比電極為飽和甘汞電極。
[0036]用超純水配置含15mg/L腐殖酸和0.5M NaCl的對照樣品，分別用IOmL乙腈和IOmL超純水對固相萃取柱進行活化，然後將對照樣品以30mL/min的流速用蠕動泵泵入分子印跡固相萃取柱，用20mL10_2M NaOH和IOmL超純水洗去殘留在柱子上的腐殖酸、鹽分及其它雜質，使得柱子呈中性。用IOmL乙腈對柱子進行洗脫，清洗、洗脫泵速均為IOmL/min。將洗脫液在50°C下氮吹濃縮到ImL後加入4mL超純水作為對照檢測溶液；將毒死蜱分子印跡聚合物膜離子選擇性電極安裝到旋轉圓盤電極上再插入對照檢測液內3000rpm轉速下富集lOmin，之後轉移到30mL PH=7.3的緩衝溶液(l/30mol I/1磷酸氫二鈉水溶液與l/30mol L-1磷酸二氫鉀水溶液按體積比4:1混合)中，同時插入飽和甘汞電極作為外參比電極，產生對照電位速率變化信號；再以15mg/L腐殖酸，0.5M NaCl為背景製得一系列不同濃度的毒死蜱檢測溶液(毒死蜱溶液濃度分別為10_9，7 X 10,，5 X 10,，3 X 10_1(1，lO^Vol/L)測得標準電位速率信號(參見圖3)；
[0037]4.以對照和標準電位速率變化信號對毒死蜱濃度繪圖得標準工作曲線(參見圖4)；
[0038]5.實際海水樣品測定:用IOmL乙臆和IOmL超純水對固相卒取柱進彳丁活化後,取預先經0.45微米玻璃纖維膜過濾後的海水樣品IOOmL,以30mL/min的流速將其通過蠕動泵泵入分子印跡固相萃取柱；用20mLI(T2MNaOH和IOmL超純水以10mL/min的流速洗去殘留在柱子上的腐殖酸、鹽分及其它雜質，使得柱子呈中性；以lOmL/min的流速用乙腈將保留在柱子上的毒死蜱分子洗脫下來，洗脫液在50°C下氮吹濃縮到ImL後加入4mL超純水作為檢測液；將毒死蜱分子印跡聚合物膜離子選擇性電極安裝到旋轉圓盤電極上，插入對檢測液內，在3000rpm轉速下富集lOmin，之後轉移到30mL PH=7.3的緩衝溶液(l/30mol L—1磷酸氫二鈉水溶液與l/30mol L-1磷酸二氫鉀水溶液按體積比4:1混合)中，同時插入飽和甘汞電極作為外參比電極，產生海水樣品中毒死蜱的電位速率變化信號，根據海水樣品信號與標準工作曲線比對可得海水中毒死蜱濃度(具體濃度如表1所示)。其中，樣品為不同地域的海水，每個地域取海水一式三份作為待測樣品。
[0039]表1分子印跡固相萃取-電位法聯用檢測出海水中毒死蜱的濃度
【權利要求】
1.一種分子印跡固相萃取技術-電位法聯用檢測有機汙染物的方法，其特徵在於:採用有機汙染物分子印跡聚合物作為固相萃取填料對樣品中有機汙染物進行富集分離，然後利用有機汙染物分子印跡聚合物膜離子選擇性電極對上述富集後的有機汙染物進行電位檢測，從而實現複雜樣品中有機汙染物的電位檢測。
2.按權利要求1所述的分子印跡固相萃取技術-電位法聯用檢測有機汙染物的方法，其特徵在於: 1)首先將待測水樣樣品通過經預先活化的有機汙染物分子印跡固相萃取柱，然後採用溶劑清洗殘留在柱子上的雜質，最後採用極性有機溶劑洗脫保留在固相萃取柱上的有機汙染物，即得到待測液； 2)將待測標準液加入檢測池內，採用有機汙染物分子印跡聚合物膜離子選擇性電極檢測，產生標準電位變化信號； 3)以標準電位變化信號對有機汙染物濃度繪圖即得標準工作曲線； 4)將實際待測樣品按步驟I)的方式處理，得到實際待測樣品液，然後再按步驟2)的方式進行檢測，得到樣品電位變化信號；再通過對照標準工作曲線即得樣品中有機汙染物的濃度。
3.按權利要求2所述的分子印跡固相萃取技術-電位法聯用檢測有機汙染物的方法，其特徵在於: 所述固相萃取填料為以有機汙染物作為模板分子，在功能單體、交聯劑、引發劑、致孔劑的存在下發生聚合反應，反應完成後將上述獲得的聚合物粉碎成10-120 μ m粒徑大小的粉末，粉碎後的粉末採用非極性溶劑洗脫，再用極性有機溶劑索氏抽提24_48h，抽取後室溫下風乾得到有機汙染物分子印跡聚合物顆粒。
4.按權利要求3所述的分子印跡固相萃取技術-電位法聯用檢測有機汙染物的方法，其特徵在於:將所述有機汙染物分子印跡聚合物顆粒加入到頂端裝有一個聚四氟乙烯篩板(20 μ m)的固相萃取柱中，然後用同樣的一個篩板裝到柱體末端，將固相萃取材料封實，即得有機汙染物分子印跡固相萃取柱。
5.按權利要求2所述的分子印跡固相萃取技術-電位法聯用檢測有機汙染物的方法，其特徵在於: 以待測的有機汙染物分子為模板，合成出具有規則形狀的分子印跡聚合物顆粒，並將其作為離子載體分散於離子選擇性電極聚合物膜中製得有機汙染物分子印跡聚合物膜離子選擇性電極。
6.按權利要求1或2所述的分子印跡固相萃取技術-電位法聯用檢測有機汙染物的方法，其特徵在於: 所述的有機汙染物為有機農藥、多環芳烴或多氯聯苯。
7.按權利要求2所述的分子印跡固相萃取技術-電位法聯用檢測有機汙染物的方法，其特徵在於:所述步驟I)中極性溶劑為乙腈，甲醇，乙酸乙酯。
8.按權利要求2或3所述的分子印跡固相萃取技術-電位法聯用檢測有機汙染物的方法，其特徵在於:索氏抽提採用的極性有機溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、醋酸或乙酸乙酯。
9.按權利要求3所述的分子印跡固相萃取技術-電位法聯用檢測有機汙染物的方法，其特徵在於:所述非極性溶劑為:二氯甲烷，正丁醇或正己烷。
【文檔編號】G01N27/26GK103776879SQ201410072967
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月28日 優先權日:2014年2月28日
【發明者】秦偉, 黎四霞, 梁榮寧, 姚瑞清 申請人:中國科學院煙臺海岸帶研究所