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硅胶表面壬基酚分子印迹聚合物的制备及其在固相萃取中的应用

作　者: 李文岩
导　师: 王滨松
学　校: 黑龙江大学
专　业: 环境科学
关键词: 表面分子印迹壬基酚硅胶固相萃取
分类号: O658.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

壬基酚(nonylphenol, NP)作为一种典型的内分泌干扰物,严重干扰人体的内分泌系统并引发多种生理异常作用。近些年来,随着壬基酚在工业生产和日常生活中的广泛使用,对实际样品中壬基酚的检测与分析显得尤为重要。然而,待检测的含有NP的实际样品通常基质复杂,不能直接用于仪器检测。为了减少复杂基质的干扰,对实际样品的分析往往需要一个样品前处理步骤来分离富集目标分析物。固相萃取是当前萃取实际样品中污染物的主流技术,但是传统固相萃取吸附剂缺乏选择性,给后续分析工作带来很多不便,因此发展新型吸附材料成为了该领域的热点。分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymers, MIP)具有亲和性好、选择性高、实用性强等优点被广泛应用于固相萃取、酶催化、传感器等诸多研究领域。因此,将MIP应用于实际样品中壬基酚的快速分离、富集对其检测及分析具有非常重要的意义。本文采用溶胶-凝胶法在硅胶表面制备以壬基酚为模板分子的印迹聚合物,不但克服了传统分子印迹制备的聚合物识别位点包埋过深,模板分子洗脱困难,而且提高了模板分子在材料表面的传输速率和亲和能力。分别考察不同硅胶基质、功能单体、反应溶剂、交联剂制备的印迹聚合物对壬基酚的去除效果,对印迹材料制备进行优化。对实验样品进行扫描电镜分析、红外光谱分析、元素能谱分析、热重分析、氮气吸附脱附分析,分别证明了硅胶表面硅烷偶联剂接枝的成功和印迹聚合物制备的成功。硅胶表面印迹聚合物(Silica-MIPs)负载量估算为5.08wt%,其平均孔径为3.87nm,所制备的Silica-MIPs表面具有网状交联的表面形貌,经BET模型计算比表面积为336.84m2/g。通过对硅胶表面壬基酚分子印迹聚合物的吸附动力学、吸附等温线及选择吸附性、重复利用性进行考察可以得出,Silica-MIPs对NP在10min左右达到吸附平衡,具有良好的反应动力学特性,且对NP吸附达到平衡的单位吸附量为8.812mg/g。根据Scatchard方程对其吸附等温线进行解析,Silica-MIPs对NP的最大饱和吸附量Qmax=17.273mg/g,平衡解离常数Ka=0.335mg/L。Silica-MIPs对竞争分子苯酚和辛基酚的去除率分别为29.51%和25.23%,而对模板分子NP的去除率则高达81.19%,表现出良好的吸附选择性。在重复利用5次后,Silica-MIPs对模板分子的去除率基本没有明显的变化,其对NP的去除效率依然保持在80%左右。对以Silica-MIPs为填料的固相萃取柱(MIPs-SPE)的性能进行评价。考察其对NP及其分子结构相似物OP和苯酚的保留能力,MIPs-SPE对NP的回收率为96.75%,而对苯酚和OP的回收率均小于50%。通过与不同填料的固相萃取柱进行对比,MIPs-SPE对NP的选择性保留能力明显优于NMIPs-SPE和C18-SPE。考察Silica-MIPs固相萃取柱对纺织品中NP的选择富集效果表明,MIPs-SPE对纺织品中的NP具有显著的选择性分离和富集的能力,基线干扰明显减弱,经过富集后的NP浓度明显增加且足够定量。而经过NIP-SPE处理后的NP不足以定量,经过C18-SPE处理后的样品中各组分严重干扰NP的测定。对样品加标回收试验中,NP的回收率为87.2%-94.3%,相对标准偏差(n=5)为2.7%-5.3%,具有较好的回收率和重现性。

全文目录

中文摘要  3-5
Abstract  5-8
目录  8-11
第1章绪论  11-23
  1.1 壬基酚的概述  11-12
    1.1.1 壬基酚的基本性质、用途和危害  11
    1.1.2 壬基酚常用的检测方法  11-12
  1.2 分子印迹技术研究进展  12-21
    1.2.1 分子印迹技术的发展概况  12-13
    1.2.2 分子印迹技术的基本原理  13
    1.2.3 分子印迹技术的分类  13-14
    1.2.4 分子印迹聚合物的制备材料  14-17
    1.2.5 分子印迹聚合物的制备方法  17-19
    1.2.6 分子印迹聚合物的应用  19-21
  1.3 本文主要研究内容和意义  21-23
第2章实验材料及方法  23-32
  2.1 实验试剂及仪器  23-24
    2.1.1 实验原料与试剂  23-24
    2.1.2 实验仪器与设备  24
  2.2 实验方法  24-32
    2.2.1 硅胶表面壬基酚分子印迹聚合物的制备  24-26
    2.2.2 实验样品的分析表征  26-27
    2.2.3 印迹聚合物的吸附性能考察  27-29
    2.2.4 印迹聚合物在固相萃取中的应用  29-32
第3章硅胶表面壬基酚分子印迹聚合物的制备与表征  32-41
  3.1 印迹材料制备的优化  32-34
    3.1.1 硅胶基质的选择  32
    3.1.2 功能单体的选择  32-33
    3.1.3 反应溶剂的选择  33-34
    3.1.4 交联剂的选择  34
  3.2 印迹材料的结构表征  34-40
    3.2.1 扫描电子显微镜表征  34-35
    3.2.2 傅立叶红外光谱分析  35-37
    3.2.3 元素能谱分析  37-38
    3.2.4 热重分析  38
    3.2.5 氮气吸附脱附分析  38-40
  3.3 本章小结  40-41
第4章硅胶表面壬基酚分子印迹聚合物吸附性能考察  41-50
  4.1 壬基酚乙腈溶液的紫外吸收光谱  41-42
  4.2 壬基酚乙腈溶液标准曲线的绘制  42
  4.3 吸附动力学  42-44
  4.4 吸附等温线  44-45
  4.5 Scatchard方程分析  45-47
  4.6 选择吸附性  47-48
  4.7 重复利用性  48-49
  4.8 本章小结  49-50
第5章硅胶表面壬基酚分子印迹聚合物在固相萃取中的应用  50-56
  5.1 样品前处理条件的优化  50-51
    5.1.1 萃取方法的选择  50
    5.1.2 萃取溶剂的选择  50-51
  5.2 Silica-MIPs固相萃取柱性能评价  51-52
  5.3 Silica-MIPs的实际应用  52-54
    5.3.1 Silica-MIPs固相萃取柱对纺织品中NP的选择富集效果  52-53
    5.3.2 实际样品加标回收  53-54
  5.4 本章小结  54-56
结论  56-58
参考文献  58-67
攻读学位期间发表论文  67-68
致谢  68-69

硅胶表面壬基酚分子印迹聚合物的制备及其在固相萃取中的应用

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