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一种二氧化硅@P-A-β-CD/NIPAM吸附介质的制备方法及其应用技术

技术编号:20141700 阅读:24 留言:0更新日期:2019-01-18 23:59
本发明专利技术公开一种SiO2@P‑A‑β‑CD/NIPAM吸附介质的制备方法,包括以下步骤:(1)合成丙烯酰环糊精功能单体;(2)用KH570对SiO2进行硅烷化,得到硅烷化的SiO2;(3)合成SiO2@P‑A‑β‑CD/NIPAM吸附介质。同时,本发明专利技术还公开所述SiO2@P‑A‑β‑CD/NIPAM吸附介质用于固相微萃取的应用。本发明专利技术提供的SiO2@P‑A‑β‑CD/NIPAM吸附介质,能使酚类有机污染物在其表面达到快速的吸附和解析,能用于制备固相微萃取柱,能用于在线检测水中的酚类物质,稳定好,可重复利用。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化硅@P-A-β-CD/NIPAM吸附介质的制备方法及其应用
本专利技术属于固相微萃取
,具体涉及一种SiO2@P-A-β-CD/NIPAM吸附介质的制备方法及其用于固相微萃取的应用。
技术介绍
环境水中的有机污染物种类繁多,基质复杂,含量低,而且随环境变化快、影响因素多、涉及范围广,是一个突出的环境问题,也是环境科学研究的热点。与分析仪器的飞速发展相比,样品前处理技术发展相对滞后,其决定着分析过程的速度及准确性,也是制约在线分析仪器应用的瓶颈。因此,设计具有功能化、多作用模式的复杂样品前处理体系,使其在在线监测中达到快速、稳定性好的特性,成为当前该领域研究的当务之急。现有对环境水中的酚类有机污染物富集的方法主要是固相萃取法,而商用的萃取柱皆为直径约1cm的塑料一次性商品柱,价格昂贵,不能同时对多种基质进行富集净化,且其分析耗时长、误差大,难于实现在线,不可重复利用;毛细管微柱由于容量的问题,一般需要通过增加长度来提高容量,但这会使得系统压力增大,同样使在线前处理系统的稳定性降低。在线监测因前处理吸附介质的记忆效应及较慢的解离速度导致时间分辨率差、误差大,且使用的萃取柱体积较大,因此具有死体积大、柱压高等缺陷。因此样品预处理中吸附介质的功能化和前处理萃取柱的设计成为在线分析系统的关键问题。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷,本专利技术提供一种二氧化硅@P-A-β-CD/NIPAM(即SiO2@P-A-β-CD/NIPAM,中文名称为:丙烯酰环糊精和异丙基丙烯酰胺接枝的二氧化硅微球)吸附介质的制备方法,所述吸附介质能作为固相萃取、固相微萃取等的固定相,可实现对目标化合物的高效分离富集。同时,本专利技术还提供将所述吸附介质用于固相萃取柱的应用、以及使用所述萃取柱进行环境水中有机污染物的在线检测方法。一种SiO2@P-A-β-CD/NIPAM吸附介质的制备方法,包括以下步骤:(1)合成丙烯酰环糊精(简称A-β-CD)功能单体;(2)用硅烷偶联剂KH570对SiO2进行硅烷化,得到硅烷化的SiO2(简称SiO2@KH570);(3)合成SiO2@P-A-β-CD/NIPAM吸附介质:将0.3-0.8g硅烷化的SiO2分散在20mL干燥的DMF中,加入20-30mg偶氮二异丁腈,在N2氛围中,60-80℃的条件下,向其中逐滴加入1-6mmoL异丙基丙烯酰胺和浓度为0.05moL/L的丙烯酰环糊精功能单体的DMF溶液20mL,加入完毕后,搅拌24-48h,然后离心,将离心得到的沉淀用蒸馏水和甲醇交替洗涤5次,除去未接枝到SiO2表面的单体及其自聚产物,将沉淀在50℃真空干燥2天,即得到丙烯酰环糊精和异丙基丙烯酰胺接枝的二氧化硅微球吸附介质(简称SiO2@P-A-β-CD/NIPAM)。优选地,步骤(2)中采用KH570对SiO2进行硅烷化的具体操作如下:(2a)将4gSiO2浸泡在质量浓度10%的盐酸溶液中,在110℃下活化12h,过滤,将得到的滤渣用蒸馏水洗涤至中性,然后在50℃下真空干燥2天,得到活化的SiO2;(2b)将2-5g活化的SiO2分散于15-20mL干燥的甲苯中,在N2氛围中,向其中逐滴加入体积浓度为14%的KH570的甲苯溶液20-25mL,回流冷凝,在110℃下搅拌36h,然后离心,将离心得到的沉淀用甲苯、甲醇交替洗涤5次,除掉未反应的KH570及其自聚产物,在50℃下真空干燥3天,得到硅烷化的SiO2(简称SiO2@KH570)。优选地,步骤(1)中合成丙烯酰环糊精功能单体的步骤具体如下:(1a)将5mmoLβ-环糊精加入到20mL干燥的DMF中,然后加入20mmoL三乙胺,在冰水浴中搅拌;(1b)将20mmoL丙烯酰氯加入到20mL干燥的DMF中;(1c)在N2氛围中,将步骤(1b)得到的溶液逐滴加入步骤(1a)得到的溶液中,加入完毕后,在冰水浴中搅拌反应24h,然后过滤,将滤液在足量丙酮中沉淀,重复3次,得到白色沉淀,在20℃下真空干燥3天,得到丙烯酰环糊精(简称A-β-CD)功能单体。一种固相微萃取柱,包括萃取柱管、滤片、螺帽,在所述萃取柱管的上下两端中心位置分别对称设置有凸起,凸起上设置有滤片;所述螺帽的中心位置轴向设置有通孔;所述凸起伸入通孔与螺帽的一端通过螺纹结构连接,所述螺帽的另一端通过螺纹结构与螺帽接头相连,且所述滤片与螺帽接头相抵,螺帽接头上连接有peek管;所述萃取柱管、凸起、螺帽接头均为中空结构,且所述萃取柱管、凸起、螺帽接头的中空结构相连通形成萃取通道,两个peek管通过萃取通道相连通;所述萃取柱管内部填充有温敏吸附介质,所述温敏吸附介质是采用上述方法制备得到的SiO2@P-A-β-CD/NIPAM吸附介质。优选地,所述萃取柱管、螺帽均为正六棱柱,所述正六棱柱的内切圆直径为1-2毫米优选地,所述萃取柱管的高度为2厘米、螺帽的高度为2厘米。优选地,所述萃取柱管、螺帽、螺帽接头均采用不锈钢材料。优选地,所述滤片采用烧结不锈钢材料,所述凸起采用聚酰亚胺材料。上述固相微萃取柱的应用,具体为:采用上述固相微萃取柱对水中的酚类物质进行富集,使用固相微萃取-高效液相色谱联用仪进行在线检测,来检测水中的酚类物质。本专利技术中:DMF指N,N-二甲基甲酰胺;NIPAM指N-异丙基丙烯酰胺。本专利技术的优点:(1)本专利技术提供的SiO2@P-A-β-CD/NIPAM吸附介质,能使酚类有机污染物在其表面达到快速的吸附和解析,能用于在线检测;(2)本专利技术提供的萃取柱,稳定好,可重复利用,用于固相微萃取-高效液相色谱联用仪来检测水中的酚类物质,准确性好。附图说明图1扫描电镜图。图2红外光谱检测图谱。图3固相萃取柱的零部件示意图。图4固相萃取柱结构示意图;其中,11:螺帽;21:滤片;31:萃取柱管;41:螺帽接头;51:凸起;61:peek管。图5固相微萃取-高效液相色谱联用仪中六通阀的连接关系示意图;其中,其中,511-六通阀。图6固相微萃取柱柱温在高温(50℃)的色谱图。图7固相微萃取柱柱温在低温(25℃)的色谱图。图8水样未加标时的色谱图。图9水样加标0.5ng/mL时的色谱图。图10水样加标5ng/mL时的色谱图;其中,1:对硝基苯酚(PNP);2:β-萘酚(β-NP);3:双酚A(BPA);4:2,4-二氯苯酚(2,4-DCP);5:2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)。具体实施方式实施例1一种SiO2@P-A-β-CD/NIPAM吸附介质的制备方法,包括以下步骤:(1)合成丙烯酰环糊精功能单体:(1a)将5mmoLβ-环糊精(β-CD)加入到20mL干燥的DMF(N,N-二甲基甲酰胺)中,然后加入20mmoL三乙胺,在冰水浴中搅拌;(1b)将20mmoL丙烯酰氯加入到20mL干燥的DMF中;(1c)在N2氛围中,将步骤(1b)得到的溶液逐滴加入步骤(1a)得到的溶液中,加入完毕后,在冰水浴中搅拌反应24h,然后过滤,将滤液在足量丙酮中沉淀,重复3次,得到白色沉淀,在20℃下真空干燥3天,得到丙烯酰环糊精(简称A-β-CD)功能单体;(2)用硅烷偶联剂KH570对SiO2进行硅烷化,得到硅烷化的SiO2:(2a)将4gSiO2浸泡在质量浓度10%的盐酸溶液中,在110℃下活本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SiO2@P‑A‑β‑CD/NIPAM吸附介质的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)合成丙烯酰环糊精功能单体;(2)用KH570对SiO2进行硅烷化,得到硅烷化的SiO2;(3)合成SiO2@P‑A‑β‑CD/NIPAM吸附介质:将0.3‑0.8g硅烷化的SiO2分散在20mL干燥的DMF中,加入20‑30mg偶氮二异丁腈,在N2氛围中,60‑80℃的条件下,向其中逐滴加入1‑6mmoL异丙基丙烯酰胺和浓度为0.05moL/L的丙烯酰环糊精功能单体的DMF溶液20mL,加入完毕后,搅拌24‑48h,然后离心,将离心得到的沉淀用蒸馏水和甲醇交替洗涤5次,将沉淀在50℃真空干燥2天,即得到SiO2@P‑A‑β‑CD/NIPAM吸附介质。

【技术特征摘要】
1.一种SiO2@P-A-β-CD/NIPAM吸附介质的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)合成丙烯酰环糊精功能单体;(2)用KH570对SiO2进行硅烷化,得到硅烷化的SiO2;(3)合成SiO2@P-A-β-CD/NIPAM吸附介质:将0.3-0.8g硅烷化的SiO2分散在20mL干燥的DMF中,加入20-30mg偶氮二异丁腈,在N2氛围中,60-80℃的条件下,向其中逐滴加入1-6mmoL异丙基丙烯酰胺和浓度为0.05moL/L的丙烯酰环糊精功能单体的DMF溶液20mL,加入完毕后,搅拌24-48h,然后离心,将离心得到的沉淀用蒸馏水和甲醇交替洗涤5次,将沉淀在50℃真空干燥2天,即得到SiO2@P-A-β-CD/NIPAM吸附介质。2.根据权利要求1所述SiO2@P-A-β-CD/NIPAM吸附介质的制备方法,其特征在于:步骤(2)中采用KH570对SiO2进行硅烷化的具体操作如下:(2a)将4gSiO2浸泡在质量浓度10%的盐酸溶液中,在110℃下活化12h,过滤,将得到的滤渣用蒸馏水洗涤至中性,然后在50℃下真空干燥2天,得到活化的SiO2;(2b)将2-5g活化的SiO2分散于15-20mL干燥的甲苯中,在N2氛围中,向其中逐滴加入体积浓度为14%的KH570的甲苯溶液20-25mL,回流冷凝,在110℃下搅拌36h,然后离心,将离心得到的沉淀用甲苯、甲醇交替洗涤5次,在50℃下真空干燥3天,得到硅烷化的SiO2。3.根据权利要求1所述SiO2@P-A-β-CD/NIPAM吸附介质的制备方法,其特征在于:步骤(1)中合成丙烯酰环糊精功能单体的步骤具体如下:(1a)将5mmoLβ-环糊精加入到20mL干燥的DMF中,然后加入20mmoL三乙胺,在冰水浴中搅拌;(1b)将20mmoL丙烯酰氯加...

【专利技术属性】
技术研发人员:郭治安赵景婵刘玉锋陈晓梅
申请(专利权)人:西北大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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