用于痕量含氟类化合物定量检测的复合纤维材料及方法技术

本发明专利技术提供了用于痕量含氟类化合物定量检测的复合纤维材料及方法，制备容易，操作简单，能够有效检测复杂环境样本基质中多种痕量全氟多氟类化合物。制备方法包括：步骤1.将五水硝酸锆和四氟对苯二甲酸溶于水

【技术实现步骤摘要】
用于痕量含氟类化合物定量检测的复合纤维材料及方法


[0001]本专利技术属于痕量含氟类化合物定量检测领域，具体涉及用于痕量含氟类化合物定量检测的复合纤维材料及方法。
技术背景
[0002]全氟多氟类化合物是人工合成的重要有机原料，因其具有物理稳定性、热稳定性和表面活性等优越性能在工、商业生产中受到了广泛应用。然而，越来越多的相关研究证实了全氟多氟类化合物具有一定的生物毒性并能在环境介质中高度蓄积(R.Foguth,M.S.Sepulveda,and J.Cannon,Toxics.2020,8(2))。此外，《斯德哥尔摩公约》也将全氟辛烷磺酸及其盐类、全氟己烷磺酸及其盐以及全氟辛酸及其盐类等多种全氟多氟类化合物列为持久性有机污染物(贺思思,史亚利,蔡亚岐,and张春晖,色谱2020,38(03),287)。因此，对实际环境中的全氟多氟类化合物进行准确定量检测意义重大。
[0003]然而，全氟多氟类化合物主要以低浓度存在于水环境中，通过食物链传递至水生生物体并富集。由于实际环境介质，包括水体、空气、土壤，以及动物和人的生物样本中存在多种共存物，对全氟和多氟化合物的日常监测和健康风险评估带来了不便。因此，要实现对各种环境样品和生物样品中的低浓度甚至痕量水平的全氟和多氟化合物进行准确定量分析，需要净化、富集和选择性保留能力较强的样品前处理方法。当前在全氟多氟类化合物的分析检测方面，商品化的固相萃取小柱备受青睐，如WAX、HLB等(V.Boiteux,C.Bach,V.Sagres,J.et al.,International Journal of Environmental Analytical Chemistry.2016,96(8),705；Y.J.Chen,B.B.Zhang,G.S.Chen,et al.,Chinese Journal of Analytical Chemistry.2019,47(4),533)。但是，这些商品化固相萃取小柱并非特意为全氟多氟类化合物的检测而设计，因而在实际使用中易受样品基质中共存的非目标物干扰，使得检测准确性欠缺，回收率波动大。在进行大批量样品检测时，使用商品化固相萃取小柱的成本较高。
[0004]针对常见的全氟多氟类化合物所建立的萃取方法主要集中在新型有机溶剂和碳基吸附材料上。K.Sznajder
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Katarzynska,M.Surma,W.Wiczkowski(Food Research International.2020,137)等人用苯乙烯二乙烯基苯吸附剂对葵花籽油和人造黄油中的7种含氟羧酸和3种全氟烷基磺酸盐进行了富集和检测分析，萃取柱填充0.3g C18，经10mL乙腈和5mL己烷活化后对10g样品进行固相萃取，所得回收率为72～104％，定量范围为0.002
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0.075ng/g。虽然该研究利用液
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液萃取、分散固相萃取，结合超高效液相色谱串联质谱分析，得到了较低的定量限，但方法步骤繁杂，吸附材料用量大。
[0005]近年来，相关研究多聚焦于对环境中常见的较少种类的全氟多氟类化合物的吸附净化，且存在检出限、定量限高，在μg/L及更低浓度范围下吸附效果差、回收率不稳定，以及应用条件复杂等局限性，难以胜任对多种全氟多氟类化合物的痕量分析检测工作。建立具有高回收率、低定量限和检出限，使用条件简单且适用于复杂基质中多种痕量全氟多氟类化合物的定量检测的方法仍是一大难点。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供用于痕量含氟类化合物定量检测的复合纤维材料及方法，制备容易，操作简单，能够有效检测复杂环境样本基质中多种痕量全氟多氟类化合物。
[0007]本专利技术为了实现上述目的，采用了以下方案：
[0008]<制备方法>
[0009]本专利技术提供制备用于痕量含氟类化合物定量检测的复合纤维材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0010]步骤1.将五水硝酸锆和四氟对苯二甲酸溶于水
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醋酸的混合溶液中，得到第一混合液；
[0011]步骤2.将聚丙烯腈溶于N,N
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二甲基甲酰胺中，加热并均匀搅拌一段时间，之后加入四氟对苯二甲酸继续加热和搅拌，得到均质溶液；然后，将均质溶液转移至注射器针筒内，进行静电纺丝，再将静电纺丝制得的纳米纤维膜烘干，得到四氟对苯二甲酸
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聚丙烯腈纳米纤维膜材料；向第一混合液中加入四氟对苯二甲酸
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聚丙烯腈纳米纤维膜材料，得到第二混合液；
[0012]步骤3.将第二混合液在105～115℃下回流搅拌一段时间，然后抽滤得到白色粉膜状过滤物，将过滤物先用甲醇浸泡，再用二氯甲烷浸泡，然后去除二氯甲烷后得到处理后的过滤物；
[0013]步骤4.将处理后的过滤物烘干，得到UiO
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F4‑
PAN。
[0014]优选地，本专利技术提供的制备用于痕量含氟类化合物定量检测的复合纤维材料的方法，步骤1中五水硝酸锆和四氟对苯二甲酸的摩尔比为5.01～5.3：5，最佳为5.2：5，水
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醋酸的混合溶液中V
水
：V
醋酸
＝4～1：2，最佳为3：2。
[0015]优选地，本专利技术提供的制备用于痕量含氟类化合物定量检测的复合纤维材料的方法，步骤2中，加入的四氟对苯二甲酸
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聚丙烯腈纳米纤维膜材料质量与五水硝酸锆和四氟对苯二甲酸的总质量之比1:4～16，最佳为1：8。
[0016]优选地，本专利技术提供的制备用于痕量含氟类化合物定量检测的复合纤维材料的方法，步骤2中是将聚丙烯腈溶于N,N
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二甲基甲酰胺后在90～100℃下加热4～6小时，之后加入四氟对苯二甲酸，四氟对苯二甲酸、N,N
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二甲基甲酰胺、聚丙烯腈质量比为0.05～0.2：9：0.5～1.5，搅拌10～13小时。
[0017]优选地，本专利技术提供的制备用于痕量含氟类化合物定量检测的复合纤维材料的方法，步骤2中静电纺丝工艺参数设置为：注射泵推动溶液喷射流速0.8～1.0mL/h,纺丝针头端与接收器之间的电压16～18kV,纺丝针头端与接收器之间的距离15～20cm,工作环境温度25
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28℃。
[0018]优选地，本专利技术提供的制备用于痕量含氟类化合物定量检测的复合纤维材料的方法，步骤2中将静电纺丝制得的乳白色质地柔韧且表面光滑的纳米纤维膜放置于鼓风干燥箱中烘干，温度设置为50～80℃，得到四氟对苯二甲酸
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聚丙烯腈纳米纤维材料。
[0019]优选地，本专利技术提供的制备用于痕量含氟类化合物定量检测的复合纤维材料的方法，步骤3中是将第二混合液在105～115℃下回流搅拌18～24小时，抽滤得到白色膜状过滤物，用甲醇浸泡三至五天以确保充分除去残余反应物，每天更换新的甲醇，再本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.制备用于痕量含氟类化合物定量检测的复合纤维材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.将五水硝酸锆和四氟对苯二甲酸溶于水
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醋酸的混合溶液中，得到第一混合液；步骤2.将聚丙烯腈溶于N,N
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二甲基甲酰胺中，加热并均匀搅拌一段时间，之后加入四氟对苯二甲酸继续加热和搅拌，得到均质溶液；然后，将均质溶液转移至注射器针筒内，进行静电纺丝，再将静电纺丝制得的纳米纤维膜烘干，得到四氟对苯二甲酸
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聚丙烯腈纳米纤维膜材料；向第一混合液中加入四氟对苯二甲酸
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聚丙烯腈纳米纤维材料，得到第二混合液；步骤3.将第二混合液在105～115℃下回流搅拌一段时间，然后抽滤得到白色膜状过滤物，将过滤物先用甲醇浸泡，再用二氯甲烷浸泡，然后去除二氯甲烷后得到处理后的过滤物；步骤4.将处理后的过滤物烘干，得到UiO
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F4‑
PAN复合纳米纤维材料。2.根据权利要求1所述的制备用于痕量含氟类化合物定量检测的复合纤维材料的方法，其特征在于：其中，在步骤1中，五水硝酸锆和四氟对苯二甲酸的摩尔比为5.01～5.3：5，水
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醋酸的混合溶液中V
水
：V
醋酸
＝4～1：2。3.根据权利要求1所述的制备用于痕量含氟类化合物定量检测的复合纤维材料的方法，其特征在于：其中，在步骤2中，加入的四氟对苯二甲酸
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聚丙烯腈纳米纤维膜材料质量与五水硝酸锆和四氟对苯二甲酸的总质量之比1:4～16。4.根据权利要求1所述的制备用于痕量含氟类化合物定量检测的复合纤维材料的方法，其特征在于：其中，在步骤2中，将聚丙烯腈溶于N,N
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二甲基甲酰胺后在90～100℃下加热4～6小时，之后加入四氟对苯二甲酸，四氟对苯二甲酸、N,N
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二甲基甲酰胺、聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄贞贞，德吉卓玛，邢宇东，张鑫，刘鹏，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：