一种快速萃取饮用水中PAEs的磁固相萃取装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出的是一种快速萃取饮用水中PAEs的磁固相萃取装置及方法，该装置包括浸泡液瓶、样品溶液瓶、解析溶液瓶、蠕动泵、磁固相萃取池、强磁性磁铁和收集瓶；其中浸泡液瓶、样品溶液瓶、解析溶液瓶分别通过带旋钮的玻璃管并列连接至总管，总管带旋钮的一端通过蠕动泵连接磁固相萃取池，强磁性磁铁安装于磁固相萃取池的顶部中央；磁固相萃取池的底部设有带旋钮的出水口接口，并连接收集瓶。本发明专利技术实现了一种易于在线磁固相萃取的装置，利用磁性氧化石墨烯粉末对水中PAEs进行吸附和萃取，再利用气相色谱

【技术实现步骤摘要】
一种快速萃取饮用水中PAEs的磁固相萃取装置及方法


[0001]本专利技术涉及的是一种快速萃取饮用水中PAEs的磁固相萃取装置及方法，属于分析化学


技术介绍

[0002]邻苯二甲酸酯类化合物（Phthalate Acide Eters，PAEs）又称塑化剂，是一种内分泌干扰物，会对生物或人体的生殖、神经和免疫系统等产生影响的外源性化学物质，具有生物毒性、环境持久性和生物累积性等环境与健康风险。PAEs主要包括邻苯二甲酸二乙酯（DEP）；邻苯二甲酸二异壬酯（DINP）；邻苯二甲酸二辛酯（DNOP）；邻苯二甲酸二甲酯 （DMP）；邻苯二甲酸二(2
‑
乙基己基）酯（DEHP）； 邻苯二甲酸二丁酯（DBP）；邻苯二甲酸丁基苄基酯（BBP）等。随着工业的发展PEAs广泛存在于塑料制品中，其中瓶装水是我们日常饮用水的传输管道和存储容器主要是塑料制品，因此饮用水比较容易受到PAEs物质的污染，由于PAEs主要不溶于水，在水环境中的含量一般在ug/L数量级，所以检测PAEs 需要进行富集处理以及灵敏度高的检测仪器。。
[0003]PAEs的测定方法主要是气相色谱（GC）、液相色谱（LC）、傅里叶变换红外光谱法、气相色谱
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质谱联用法（GC
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MS）、液相色谱
‑
质谱联用法（LC
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MS）和薄层扫描法等，其中GC
‑
MS能使用选择性特征离子进行定性和定量分析，有较好的选择能力，是目前应用最为广泛的测定PAEs的分析方法。样品中提取PAEs最多的前处理方法是液液萃取、固相萃取、分子印迹和磁固相萃取（MSPE）等。在 MSPE过程中，磁性吸附剂不直接填充到吸附柱中，而是被添加到样品溶液或者悬浮液中，将目标分析物吸附到分散的磁性吸附剂表面，在外部磁场作用下，目标分析物随吸附剂一起迁移，最终通过合适的溶剂洗脱被测物质，从而与样品的基质分离开来，目前MSPE仅用于实验室单个样品的分析过程中，在装置自动化、在线分析以及商业化标准中还存在技术上的空白。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有PAEs测定方法存在的上述问题，提出一种快速萃取饮用水中PAEs的磁固相萃取装置及方法。
[0005]本专利技术的技术解决方案：一种快速萃取饮用水中PAEs的磁固相萃取装置，其特征在于，该装置的结构包括浸泡液瓶、样品溶液瓶、解析溶液瓶、蠕动泵、磁固相萃取池、强磁性磁铁和收集瓶；其中浸泡液瓶、样品溶液瓶、解析溶液瓶分别通过带旋钮的玻璃管并列连接至总管，总管带旋钮的一端通过蠕动泵连接磁固相萃取池，强磁性磁铁安装于磁固相萃取池的顶部中央；磁固相萃取池的底部设有带旋钮的出水口接口，并连接收集瓶；所述浸泡液瓶、样品溶液瓶、解析溶液瓶、磁固相萃取池和收集瓶均为玻璃容器，所述磁固相萃取池的顶部设有密封盖，侧壁上设有容量刻度；总管的一端插入密封盖的表面伸入磁固相萃取池内部；密封盖的中央紧密安装有1根内嵌玻璃管，强磁性磁铁安装于内嵌玻璃管的内部。
[0006]利用该装置进行的一种快速萃取饮用水中PAEs的方法，具体包括如下步骤：
1）实验准备：实验前将磁固相萃取装置中的各设备使用清洗剂浸泡，后用自来水、蒸馏水及超纯水冲洗干净，并使用烘箱烘干，使用前再用重蒸正己烷淋洗2次，采样时先用被采水样洗涤2
‑
3次。
[0007]2）水样采集：用洗净的棕色玻璃瓶在水厂的取水口和出水口采集源水及出厂水各1L，并在各水厂供水区的采集管网末梢水1L，采样前先放水5 min。
[0008]3）磁性氧化石墨烯粉末的制备
①
氧化石墨烯分散液的制备：在冰浴中将0.5 g 硝酸钠和3 g 高锰酸钾添加到23 mL 98% 浓硫酸中，在剧烈搅拌下缓慢加入膨胀的石墨烯粉末，并小心控制加入速度以避免温度突然升高，反应混合物在4℃冰箱反应24 h；随后将反应混合物转移到油浴中30 min，将46 mL去离子水逐渐添加到反应混合物中，将温度升高至98℃保持15min；溶液中的膨胀石墨被显著氧化并变色后，逐滴加入30% H2O2，直到产生可见气泡；搁置后去除上清液，然后用足量的5%盐酸和去离子水清洗，以去除多余的酸；最后，在环境条件下对材料进行空气干燥，将干燥好的氧化石墨烯在去离子水中超声1 h，制备得到氧化石墨烯分散液；
②
Fe3O4分散液制备：将3.03g FeCl3.6H2O和1.13 g FeCl2.4H2O 溶解于150 mL 去离子水，加热此溶液到50℃剧烈搅拌获得黄色溶液，逐滴加入12.5 mL NH3，反应维持30 min，在整个实验过程中使用氮气保护，通过外部磁场收集黑色沉淀，然后用去离子水和乙醇洗涤，真空烘箱60℃干燥得到Fe3O4纳米颗粒；将Fe3O4颗粒溶解到pH=7的PBS缓冲溶液中超声，产生质量浓度为5%的Fe3O4分散液；
③
磁性氧化石墨烯粉末的制备：将20 mL 5% Fe3O4分散液加入到 20 mL GO分散液，剧烈搅拌5 h后获得磁性氧化石墨烯分散液，用磁铁进行固液分离，取固相在120℃进行真空干燥，得到磁性氧化石墨烯粉末。
[0009]4）样品分析
①
将体积比例为1:1的甲醇
‑
水溶液作为浸泡液加入浸泡液瓶中；取100mL水样调pH在5
‑
7范围内，取30 mL加入容量为50mL 的样品溶液瓶中；将正己烷和甲基叔丁基醚以体积比例为4:1混合得到解析液，将解析液加入解析溶液瓶中；将60mg 步骤3）制备的磁性氧化石墨烯加入磁固相萃取池中；
②
先打开浸泡液瓶顶部的旋钮，启动蠕动泵将浸泡液输送至磁固相萃取池中至15 mL刻度，外部加超声仪处理10 min，对磁性氧化石墨烯粉末进行清洗活化；
③
然后插入强磁性磁铁，将磁性氧化石墨烯粉末吸附至磁固相萃取池中央的内嵌玻璃管表面，打开磁固相萃取池下方的旋钮将浸泡液排出至收集瓶；
④
再打开样品溶液瓶顶部的旋钮，启动蠕动泵将样品溶液输送至磁固相萃取池，当液面刻度达到15 mL时关闭样品溶液瓶顶部的旋钮，将强磁性磁铁抽出，然后在磁固相萃取池外部加超声仪振摇30 min后，插入强磁性磁铁并吸附磁性氧化石墨烯粉末，后打开磁固相萃取池下方的旋钮将样品溶液排出至收集瓶；
⑤
最后打开解析溶液瓶顶部的旋钮，启动蠕动泵将解析溶液送入磁固相萃取池中，将强磁性磁铁抽出，然后在磁固相萃取池的外部加超声仪振摇，将磁性氧化石墨烯吸附的PAEs目标物进行洗脱，超声结束后将强磁性磁铁插入吸附磁性氧化石墨烯，打开萃取池下部旋钮收集解析液，经0.5g无水硫酸钠干燥后置于5mL氮吹管，浓缩近干，再用0.5 mL正己烷定容得到样品溶液待测。
[0010]5）标准溶液配置：将1000 μg/mL的标准溶液用正己烷进行逐级稀释，配置浓度在10、25、50、100、250、500、1000.0 μg/L标准溶液系列。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速萃取饮用水中PAEs的磁固相萃取装置，其特征在于，该装置的结构包括浸泡液瓶（1）、样品溶液瓶（2）、解析溶液瓶（3）、蠕动泵（4）、磁固相萃取池（5）、强磁性磁铁（6）和收集瓶（7）；其中浸泡液瓶（1）、样品溶液瓶（2）、解析溶液瓶（3）分别通过带旋钮的玻璃管并列连接至总管，总管带旋钮的一端通过蠕动泵（4）连接磁固相萃取池（5），强磁性磁铁（6）安装于磁固相萃取池（5）的顶部中央；磁固相萃取池（5）的底部设有带旋钮的出水口接口，并连接收集瓶（7）。2.根据权利要求1所述的一种快速萃取饮用水中PAEs的磁固相萃取装置，其特征在于，所述浸泡液瓶（1）、样品溶液瓶（2）、解析溶液瓶（3）、磁固相萃取池（5）和收集瓶（7）均为玻璃容器。3.根据权利要求1所述的一种快速萃取饮用水中PAEs的磁固相萃取装置，其特征在于，所述磁固相萃取池（5）的顶部设有密封盖，侧壁上设有容量刻度；总管的一端插入密封盖的表面伸入磁固相萃取池（5）内部；密封盖的中央紧密安装有1根内嵌玻璃管，强磁性磁铁（6）安装于内嵌玻璃管的内部。4.利用如权利要求1所述的磁固相萃取装置进行的一种快速萃取饮用水中PAEs的方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：1）实验准备：实验前将磁固相萃取装置中的各设备使用清洗剂浸泡，后用自来水、蒸馏水及超纯水冲洗干净，并使用烘箱烘干，使用前再用重蒸正己烷淋洗2次，采样时先用被采水样洗涤2
‑
3次；2）水样采集：用洗净的棕色玻璃瓶在水厂的取水口和出水口采集源水及出厂水各1L，并在各水厂供水区的采集管网末梢水1L，采样前先放水5 min；3）磁性氧化石墨烯粉末的制备：先制备氧化石墨烯分散液，再制备Fe3O4分散液，最终混合得到磁性氧化石墨烯粉末；4）样品分析：利用磁固相萃取装置对步骤2）采集的水样进行萃取，得到样品溶液；5）标准溶液配置：将1000 μg/mL的标准溶液用正己烷进行逐级稀释，配置浓度在10、25、50、100、250、500、1000.0 μg/L标准溶液系列；6）气相色谱
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质谱联用仪器测试：吸取步骤5）配置好的标准溶液系列分别依次进行GC
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MS检测，得到标准曲线；再将步骤4）得到的样品溶液进行GC
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MS检测，将得到的图谱与标准曲线图谱对比，得到样品中PAEs浓缩后在标准曲线上计算的相关浓度；7）结果计算：样品中邻苯二甲酸酯类化合物含量C计算公式为：其中C0为样品中邻苯二甲酸酯类化合物浓缩后在标准曲线上计算的相关浓度，单位为μg/ml；ν为水样浓缩后的体积；V
水
为量取的水样体积。5.根据权利要求4所述的一种快速萃取饮用水中PAEs的方法，其特征在于，所述步骤3）磁性氧化石墨烯粉末的制备过程具体如下：
①
氧化石墨烯分散液的制备：在冰浴中将0.5 g 硝酸钠和3 g 高锰酸钾添加到23 mL 98% 浓硫酸中，在剧烈搅拌下缓慢加入膨胀的石墨烯粉末，并小心控制加入速度以避免温度突然升高，反应混合物在4℃冰箱反应24 h；随后将反应混合物转移到油浴中30 min，将
46 mL去离子水逐渐添加到反应混合物中，将温度升高至98℃保持15min；溶液中的膨胀石墨被显著氧化并变色后，逐滴加入30% H2O2，直到产生可见气泡；搁置后去除上清液，然后用足量的5%盐酸和去离子水清洗，以去除多余的酸；最后，在环境条件下对材料进行空气干燥，将干燥好的氧化石墨烯在去离子水中超声1 h，制备得到氧化石墨烯分散液；
②
Fe3...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨清华，史玉坤，张卫兵，戴志英，杨梅桂，尹丽君，施逸岚，仇倩颖，
申请(专利权)人：南通市疾病预防控制中心，
类型：发明
国别省市：