一種適用于偶氮染料檢測(cè)的樣品預(yù)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的基于中空的管狀聚吡咯納米纖維的偶氮染料檢測(cè)的樣品預(yù)處理方法，聚吡咯和偶氮染料分子之間形成多種形式的保留作用，提高了目標(biāo)物萃取的選擇性，較之常規(guī)使用的微米級(jí)的固相萃取介質(zhì)，納米纖維納米結(jié)構(gòu)提高了萃取效率。采用中空的管狀聚吡咯納米纖維，較未去除模板的實(shí)心核殼納米纖維比表面積增大，吸附容量提高。本發(fā)明提供的方法僅用數(shù)毫克的聚吡咯納米纖維，數(shù)百微升的洗脫溶劑，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種實(shí)際樣品中多種偶氮染料的高選擇性高效提取，樣品基質(zhì)不影響目標(biāo)物的檢測(cè)，萃取效率較已商業(yè)化生產(chǎn)的固相萃取小柱大為提高。
【專利說(shuō)明】一種適用于偶氮染料檢測(cè)的樣品預(yù)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了一種適用于偶氮染料檢測(cè)的樣品預(yù)處理方法。屬于分析化學(xué)中的樣品預(yù)處理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]偶氮染料廣泛應(yīng)用于紡織、皮革、造紙等行業(yè)，隨工業(yè)廢料或廢水排放于環(huán)境中；因其著色性好，價(jià)格低廉，也被違法添加到水產(chǎn)品、豆制品、調(diào)味品等食品中。因此人體會(huì)直接或間接攝入偶氮染料。偶氮染料攝入人體后，會(huì)代謝成為致癌的芳香胺而帶來(lái)極大的健康危害。因此，監(jiān)測(cè)環(huán)境樣品或食品中的偶氮染料含量非常必要。
[0003]環(huán)境及食品樣品實(shí)際樣品基體復(fù)雜、目標(biāo)物含量極低(yg/L)，必須經(jīng)過(guò)預(yù)處理(Pretreatment)完成干擾成分的去除及目標(biāo)物的富集，將原始樣品制備成待測(cè)樣品(Samp I epreparat ion ),方可進(jìn)行后續(xù)的分析檢測(cè)。樣品預(yù)處理對(duì)樣品分析的靈敏度、準(zhǔn)確度和精密度有極大影響，甚至決定了后續(xù)分析可行性，是決定分析結(jié)果可靠性的關(guān)鍵因素，是分析方法的必要部分和重要環(huán)節(jié)。具有溶劑使用量少、操作簡(jiǎn)便快速、選擇性高、重現(xiàn)性好、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作等優(yōu)勢(shì)的固相萃取法(Solid Phase Extraction, SPE),符合樣品處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，是樣品處理【技術(shù)領(lǐng)域】的研究熱點(diǎn)。
[0004]SPE技術(shù)基于萃取介質(zhì)對(duì)目標(biāo)物的吸附作用，吸附介質(zhì)(sorbents)是技術(shù)的核心，其吸附效能是高效萃取目標(biāo)物的關(guān)鍵，是由吸附介質(zhì)的性質(zhì)決定的。其中，吸附介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)(chemical properties)決定其對(duì)目標(biāo)物的保留性質(zhì),根據(jù)“相似相容”原理，吸附介質(zhì)材料的種類不同(types of materials),其分子結(jié)構(gòu)必不同,化學(xué)性質(zhì)則不同,對(duì)目標(biāo)物的保留性質(zhì)則各異；而吸附介質(zhì)的形態(tài)性質(zhì)(morphological properties)即其形式(formats or configuration),如尺寸/尺度、表面形態(tài)、形貌等,則與吸附效率密切相關(guān)。
[0005]SPE介質(zhì)與目標(biāo)物形成多種保留性質(zhì)有利于提高吸附過(guò)程的選擇性，而吸附效率則與SPE過(guò)程的實(shí)際吸附容量直接相關(guān)，兩方面須兼有，方能達(dá)到樣品預(yù)處理的目的干擾成分的去除及目標(biāo)物的富集。因此，吸附選擇性和吸附容量是SPE吸附介質(zhì)的核心效能指標(biāo)。
[0006]聚卩比咯(Polypyrrol,PPy)具有非定域的π電子共軛體系，是一種導(dǎo)電高分子。由于其固有的性質(zhì)，可以和偶氮染料分子之間形成多種形式的保留作用，如鍵相互作用、離子交換、氫鍵等，為選擇性吸附偶氮染料提供了可能。
[0007]在SPE介質(zhì)的形態(tài)性質(zhì)方面，納米纖維獨(dú)特的形態(tài)性質(zhì)、尤其是其納米結(jié)構(gòu)帶來(lái)的特殊效應(yīng)，使其具有不同于常規(guī)微米級(jí)SPE介質(zhì)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，極具“優(yōu)越萃取介質(zhì)”的潛質(zhì):納米纖維與其它物質(zhì)的相互滲透力極強(qiáng)，目標(biāo)分子與其作用的厚度很小，分子在纖維中擴(kuò)散快，從而縮短了吸附及洗脫時(shí)間；巨大的比表面積使得目標(biāo)物在固液兩相間有高的分配系數(shù)，也使得數(shù)毫克量的纖維就足以完成吸附，洗脫溶劑的用量也相應(yīng)可大為減少，采用幾十微升的溶劑就可以將已吸附的分析物洗脫下來(lái)。
[0008]綜上，本發(fā)明兼顧SPE介質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)，提供基于聚吡咯功能化納米纖維的偶氮染料檢測(cè)的樣品預(yù)處理方法。
[0009]因聚吡咯難溶難熔，難以直接制得聚吡咯納米纖維。因此本發(fā)明先選擇適合的高分子材料為模板材料，以靜電紡絲法制備成納米纖維模板，之后以原位化學(xué)聚合法合成聚吡咯，沉積于納米纖維模板上，然后將模板材料溶解移除，制成管狀中空的聚吡咯納米纖維。較之未去除模板的實(shí)心的核殼納米纖維，中空納米纖維的比表面積增大，吸附容量提聞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明提供一種基于中空的管狀聚吡咯納米纖維的適于偶氮染料檢測(cè)的樣品預(yù)處理方法。
[0011]技術(shù)方案:本發(fā)明提供的適于偶氮染料檢測(cè)的樣品預(yù)處理方法，其特征是該方法包括以下步驟:
[0012]1.)聚吡咯納米纖維的制備:模板高分子溶液以靜電紡絲法制備納米纖維模板；以原位化學(xué)聚合法使納米纖維模板上沉積聚吡咯；將模板高分子材料溶解移除，制成中空的管狀聚吡咯納米纖維；
[0013]2.)樣品中偶氮染料的萃取:將聚吡咯納米纖維安裝在膜盤(pán)式固相萃取儀上，或裝填于固相萃取小柱內(nèi)；聚吡咯納米纖維依次經(jīng)活化溶劑與水的循環(huán)洗滌；取待檢樣品，經(jīng)沉淀、過(guò)濾、研磨、勻漿、超聲、沉淀蛋白、水解蛋白或脫脂初步處理，或經(jīng)如前的兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上的初步處理，制成水性基質(zhì)的樣品溶液；調(diào)節(jié)水性基質(zhì)樣品溶液的PH值至偶氮染料的pKa±2，和/或加入無(wú)機(jī)鹽或有機(jī)鹽調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度，降低偶氮染料在水相中的分配系數(shù)；樣品溶液連續(xù)流動(dòng)或“流動(dòng)-停止-流動(dòng)”間歇式地通過(guò)如前處理過(guò)的聚吡咯納米纖維，偶氮染料分子與聚吡咯同時(shí)產(chǎn)生多種保留作用:骨架與聚吡咯發(fā)生鍵相互作用、磺酸基團(tuán)或季氨基團(tuán)等與聚吡咯發(fā)生離子交換作用、極性基團(tuán)與聚吡咯發(fā)生氫鍵作用，而被選擇性吸附在聚吡咯納米纖維上；以清洗劑淋洗聚吡咯納米纖維，去除可能與偶氮染料分子共同吸附的雜質(zhì)；以洗脫劑將偶氮染料從聚吡咯納米纖維上洗脫下來(lái)，進(jìn)行分析檢測(cè)。
[0014]所述的聚吡咯納米纖維依次經(jīng)活化溶劑與水的循環(huán)洗滌，其循環(huán)洗滌次數(shù)為2?3次，水-活化溶劑-水依次加在聚吡咯納米纖維上，其中活化溶劑靜置I?5分鐘后通過(guò)聚吡咯納米纖維，并離心或抽真空使其完全從聚吡咯納米纖維脫離，水直接連續(xù)地通過(guò)聚吡咯納米纖維，不經(jīng)抽干，使聚吡咯納米纖維保持濕潤(rùn)。
[0015]所述的模板高分子溶液以尼龍6、尼龍66、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯為溶質(zhì)，溶劑為丙酮、二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺、氯仿、四氫呋喃、甲酸、間甲基苯酚、乙醇、三氟乙醇、正己烷、二甲亞砜，或如前所述的兩種或兩種以上溶劑混合而成的混合溶劑。
[0016]所述的聚吡咯納米纖維，是采用原位化學(xué)聚合法在納米纖維模板上沉積聚吡咯制備而成；將納米纖維模板放置于乙腈或乙醇中，然后依次加入吡咯單體溶液、三氯化鐵或高氯酸鹽溶液，磁力攪拌下聚合I?3小時(shí)；將沉積了聚吡咯的納米纖維取出，以水-乙腈或乙醇-水依次超聲清洗，至清洗液無(wú)色澄清；置于如權(quán)利要求2所述的溶解相應(yīng)模板高分子材料的溶劑中，浸泡2?72小時(shí)，至模板高分子材料溶解完全；取出，水漂洗2?3次，室溫下自然晾干，即得中空的管狀聚吡咯納米纖維。[0017]所述的待檢樣品包括水體樣品、土壤、各種食品。
[0018]所述的活化溶劑為乙腈、甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、正己烷、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺或二甲亞砜。
[0019]所述的清洗劑為無(wú)機(jī)酸或堿、有機(jī)酸或堿的水溶液、乙腈、甲醇、乙醇、丙酮、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺，或其中兩種或兩種以上的混合溶液。
[0020]所述的洗脫劑為乙腈、甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、正己烷、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜、無(wú)機(jī)酸或堿、有機(jī)酸或堿的水溶液，或其中兩種或兩種以上的混合溶液。
[0021]有益效果:本發(fā)明提供的基于聚吡咯納米纖維的偶氮染料檢測(cè)的樣品預(yù)處理方法，聚吡咯和偶氮染料分子之間形成多種形式的保留作用，提高了目標(biāo)物萃取的選擇性，較之常規(guī)使用的微米級(jí)的固相萃取介質(zhì)，納米纖維納米結(jié)構(gòu)提高了萃取效率。本發(fā)明采用的中空的管狀聚吡咯納米纖維，較未去除模板的實(shí)心核殼納米纖維比表面積增大，吸附容量提聞。
[0022]本發(fā)明提供的方法僅用數(shù)毫克的聚吡咯納米纖維，數(shù)百微升的洗脫溶劑，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種實(shí)際樣品中多種偶?xì)馊玖系穆勥x擇性聞效提取，樣品基質(zhì)不影響目標(biāo)物的檢測(cè)，萃取效率較已商業(yè)化生產(chǎn)的固相萃取小柱大為提高。
【具體實(shí)施方式】
[0023]通過(guò)以下實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明的權(quán)利要求不僅限于實(shí)施例。
[0024]實(shí)施例1:
[0025]樣品:環(huán)境水樣
[0026]目標(biāo)物質(zhì):酸性黃9、酸性金黃、酸性橙。
[0027]以尼龍6為原料，甲酸為溶劑，尼龍6的質(zhì)量濃度為25%，磁力攪拌6小時(shí)得電紡溶液，靜電紡絲法制得納米纖維模板；將納米纖維模板放置于乙醇中，然后依次加入吡咯單體溶液、三氯化鐵溶液，磁力攪拌下聚合I小時(shí)；將沉積了聚吡咯的納米纖維取出，以水-乙醇-水依次超聲清洗，至清洗液無(wú)色澄清；置于甲酸浸泡2小時(shí)，取出，水漂洗2?3次，室溫下自然晾干，即得中空的管狀聚吡咯納米纖維。
[0028]稱取2.0mg納米纖維裝入膜盤(pán)式固相萃取儀，甲醇一水一甲醇一水一甲醇一水(各100 μ L)活化洗滌，其中甲醇靜置活化2分鐘，離心使其完全從納米纖維脫離；50mL環(huán)境水樣過(guò)濾后，以稀鹽酸調(diào)節(jié)pH至3.0,以3mL/min速度連續(xù)通過(guò)聚卩比咯納米纖維，500 μ L1.0mol/L氫氧化鈉水溶液清洗,500 μ L1.0mol/L氫氧化鈉-水-甲醇(5:35:60，v/v/v)洗脫吸附于聚吡咯納米纖維上的酸性黃9、酸性金黃、酸性橙，取洗脫液行高效液相色譜-二極管陣列檢測(cè)。
[0029]實(shí)施例2:
[0030]樣品:環(huán)境水樣
[0031]目標(biāo)物質(zhì):酸性黃9、酸性金黃、酸性橙。
[0032]以聚己內(nèi)酯為原料，氯仿-N，N-二甲基甲酰胺(30:70，v/v)為溶劑，聚己內(nèi)酯的質(zhì)量濃度為18%，磁力攪拌12小時(shí)得電紡溶液，靜電紡絲法制得納米纖維模板；將納米纖維模板放置于乙腈中，然后依次加入吡咯單體溶液、三氯化鐵溶液，磁力攪拌下聚合3小時(shí)；將沉積了聚吡咯的納米纖維取出，以水-乙腈-水依次超聲清洗，至清洗液無(wú)色澄清；置于氯仿-N，N- 二甲基甲酰胺(30:70，v/v )中浸泡48小時(shí)，取出，水漂洗2?3次，室溫下自然晾干，即得中空的管狀聚吡咯納米纖維。
[0033]稱取1.0mg納米纖維填入固相萃取小柱，甲醇一水一甲醇一水(各100 μ I)活化洗滌，其中甲醇靜置活化2分鐘，離心使其完全從納米纖維脫離；10mL環(huán)境水樣過(guò)濾后，以稀鹽酸調(diào)節(jié)pH至3.0，以3mL/min速度連續(xù)通過(guò)聚吡咯納米纖維，200 μ L1.0mol/L氫氧化鈉水溶液清洗，200 μ L1.0mol/L氫氧化鈉-水-甲醇(5:35:60，v/v/v)洗脫吸附于聚吡咯納米纖維上的酸性黃9、酸性金黃、酸性橙，取洗脫液行高效液相色譜-二極管陣列檢測(cè)。
[0034]實(shí)施例3:
[0035]樣品:丑制品
[0036]目標(biāo)物質(zhì):堿性橙
[0037]以聚苯乙烯為原料，N, N- 二甲基甲酰胺-四氫呋喃(40:60，v/v)為溶劑,聚苯乙烯的質(zhì)量濃度為10%，磁力攪拌8小時(shí)得電紡溶液，靜電紡絲法制得納米纖維模板；將納米纖維模板放置于乙腈中，然后依次加入吡咯單體溶液、高氯酸鉀溶液，磁力攪拌下聚合I小時(shí)；將沉積了聚吡咯的納米纖維取出，以水-乙腈-水依次超聲清洗，至清洗液無(wú)色澄清；置于N，N- 二甲基甲酰胺-四氫呋喃(40:60，v/v)中浸泡36小時(shí)，取出，水漂洗2?3次，室溫下自然晾干，即得中空的管狀聚吡咯納米纖維。
[0038]稱取4.0mg納米纖維填入固相萃取小柱，正己烷一水一正己烷一水(各200 μ L)活化洗滌，其中正己烷靜置活化5分鐘，抽真空使其完全從納米纖維脫離；10.0g樣品加IOOmL水勻漿、沉淀、過(guò)濾后，加0.1g氯化鈉調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度，以3mL/min速度流動(dòng)-停止-流動(dòng)-停止-流動(dòng)，間歇式地通過(guò)聚吡咯納米纖維，200 μ L丙酮，200 μ L0.01mol/L乙酸水溶液清洗后，200 μ L酸化甲醇(乙酸-甲醇，5:95，v/v)洗脫吸附于聚吡咯納米纖維上的堿性橙，取洗脫液行液相色譜-質(zhì)譜檢測(cè)。
【權(quán)利要求】
1.一種適于偶氮染料檢測(cè)的樣品預(yù)處理方法，其特征是該方法包括以下步驟: 1.)聚吡咯納米纖維的制備:模板高分子溶液以靜電紡絲法制備納米纖維模板；以原位化學(xué)聚合法使納米纖維模板上沉積聚吡咯；將模板高分子材料溶解移除，制成中空的管狀聚吡咯納米纖維；
2.)樣品中偶氮染料的萃取:將聚吡咯納米纖維安裝在膜盤(pán)式固相萃取儀上，或裝填于固相萃取小柱內(nèi)；聚吡咯納米纖維依次經(jīng)活化溶劑與水的循環(huán)洗滌；取待檢樣品，經(jīng)沉淀、過(guò)濾、研磨、勻漿、超聲、沉淀蛋白、水解蛋白或脫脂初步處理，或經(jīng)如前的兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上的初步處理，制成水性基質(zhì)的樣品溶液；調(diào)節(jié)水性基質(zhì)樣品溶液的PH值至偶氮染料的pKa±2，和/或加入無(wú)機(jī)鹽或有機(jī)鹽調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度，降低偶氮染料在水相中的分配系數(shù)；樣品溶液連續(xù)流動(dòng)或“流動(dòng)-停止-流動(dòng)”間歇式地通過(guò)如前處理過(guò)的聚吡咯納米纖維，偶氮染料分子與聚吡咯同時(shí)產(chǎn)生多種保留作用:骨架與聚吡咯發(fā)生鍵相互作用、磺酸基團(tuán)或季氨基團(tuán)等與聚吡咯發(fā)生離子交換作用、極性基團(tuán)與聚吡咯發(fā)生氫鍵作用，而被選擇性吸附在聚吡咯納米纖維上；以清洗劑淋洗聚吡咯納米纖維，去除可能與偶氮染料分子共同吸附的雜質(zhì)；以洗脫劑將偶氮染料從聚吡咯納米纖維上洗脫下來(lái)，進(jìn)行分析檢測(cè)。 2.如權(quán)利要求1所述的適于偶氮染料檢測(cè)的樣品預(yù)處理方法，其特征是所述的聚吡咯納米纖維依次經(jīng)活化溶劑與水的循環(huán)洗滌，其循環(huán)洗滌次數(shù)為2~3次，水-活化溶劑-水依次加在聚吡咯納米纖維上，其中活化溶劑靜置I~5分鐘后通過(guò)聚吡咯納米纖維，并離心或抽真空使其完全從聚吡咯納米纖維脫離，水直接連續(xù)地通過(guò)聚吡咯納米纖維，不經(jīng)抽干，使聚吡咯納米纖維保持濕潤(rùn)。
3.如權(quán)利要求1所述的適于偶氮染料檢測(cè)的樣品預(yù)處理方法，其特征是所述的模板高分子溶液以尼龍6、尼龍66、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯為溶質(zhì)，溶劑為丙酮、二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺、氯仿、四氫呋喃、甲酸、間甲基苯酚、乙醇、三氟乙醇、正己烷、二甲亞砜，或如前所述的兩種或兩種以上溶劑混合而成的混合溶劑。
4.如權(quán)利要求1所述的適于偶氮染料檢測(cè)的樣品預(yù)處理方法，其特征是所述的聚吡咯納米纖維，是采用原位化學(xué)聚合法在納米纖維模板上沉積聚吡咯制備而成；將納米纖維模板放置于乙腈或乙醇中，然后依次加入吡咯單體溶液、三氯化鐵或高氯酸鹽溶液，磁力攪拌下聚合I~3小時(shí)；將沉積了聚吡咯的納米纖維取出，以水-乙腈或乙醇-水依次超聲清洗，至清洗液無(wú)色澄清；置于如權(quán)利要求2所述的溶解相應(yīng)模板高分子材料的溶劑中，浸泡2~72小時(shí)，至模板高分子材料溶解完全；取出，水漂洗2~3次，室溫下自然晾干，即得中空的管狀聚吡咯納米纖維。
5.如權(quán)利要求1所述的適于偶氮染料檢測(cè)的樣品預(yù)處理方法，其特征是所述的待檢樣品包括水體樣品、土壤、各種食品。
6.如權(quán)利要求1所述的適于偶氮染料檢測(cè)的樣品預(yù)處理方法，其特征是所述的活化溶劑為乙腈、甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、正己烷、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺或二甲亞砜。
7.如權(quán)利要求1所述的適于偶氮染料檢測(cè)的樣品預(yù)處理方法，其特征是所述的清洗劑為無(wú)機(jī)酸或堿、有機(jī)酸或堿的水溶液、乙腈、甲醇、乙醇、丙酮、四氫呋喃、N, N- 二甲基甲酰胺，或其中兩種或兩種以上的混合溶液。
8.如權(quán)利要求1所述的適于偶氮染料檢測(cè)的樣品預(yù)處理方法，其特征是所述的洗脫劑為乙腈、甲醇、乙醇 、丙酮、二氯甲烷、正己烷、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜、無(wú)機(jī)酸或堿、有機(jī)酸或堿的水溶液，或其中兩種或兩種以上的混合溶液。
【文檔編號(hào)】G01N1/34GK103822818SQ201410064009
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】許茜, 祁菲菲, 李曉晴, 楊碧漪, 高海濤 申請(qǐng)人:東南大學(xué)