[发明专利]羧基化的单壁碳纳米管-海藻酸固相萃取盘的制备及应用

说明书

技术领域

本发明属于化学分析测试仪器设备领域，涉及一种新型的用于快速富集和/或分离大体积环境水样中有机污染物的羧基化的单壁碳纳米管-海藻酸固相萃取盘。

背景技术

固相萃取是目前应用广泛的较新型的环境样品前处理方法，具有萃取时间短、回收率高、富集倍数高和有机试剂消耗少等优点。固相萃取技术已经逐渐代替传统的液液萃取，成为样品前处理中主要的分离富集方法。同相萃取柱和固相萃取盘是固相萃取技术两种主要的操作形式。构成固相萃取盘的吸附剂的粒径很细(8～12μm)，与同等质量的固相萃取柱填料相比，有效表面积大大增加，进而提高萃取效率和萃取容量；萃取盘的厚度只有0.5～1mm，过样阻力小，适合于快速处理大体积环境水样品。目前较为常用的固相萃取盘是十八烷基键合硅胶萃取盘。该萃取盘对弱极性和某些中等极性有机污染物具有很好的富集能力，但是对极性和强极性有机污染物的萃取富集能力较差。迄今为止，固相萃取盘的种类仍然远少于固相萃取柱，而且其价格也大大高于后者。因此开发新型的、廉价、高效的固相萃取盘是非常必要的。相关文献见R.Westbon，L.S.Zorita，L.Mathiasson，E.J.Chromatogr.A 2004，1033，1-8；E.M.Thurman，K.Snavely，Trends Anal.Chem.2000，19，18-26；S.A.Senaeman，T.L.Lavy，J.D.Mattice，E.E.Gbur，B.W.Skulman，Environ.Sci.Technol.1997，31，395-401.近年来，碳纳米管由于具有独特的理化性质、大的表面积以及强的吸附能力在环境分析化学领域引起了人们的广泛关注。大量的研究已经表明，碳纳米管制备成固相萃取柱对水体中不同极性有机污染物都具备良好的富集能力。因此该材料在污染物的去除与分析检测方面具有很大的应用潜力。另外碳纳米管的管径小、表面积大、吸附能力强的特点非常符合同相萃取盘填料的要求。因此，将碳纳米管制备成同相萃取盘应该具有广阔的应用前景。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种用于快速富集和/或分离环境水样中有机污染物的固相萃取盘。

本发明的另一个目的在于，提供所述固相萃取盘的制备方法。

本发明的目的是采用以下技术方案实现的。一方面，本发明提供了一种固相萃取盘，其包括作为填料的羧基化的单壁碳纳米管，作为支撑体的定量滤纸以及作为覆盖层的海藻酸聚合物。

在本发明的一个优选实施方案中，所述萃取盘的吸附剂优选选自碳纳米管，包括多壁碳纳米管和单壁碳纳米管；更优选地，该碳纳米管为单壁碳纳米管，包括未修饰的单壁碳纳米管、羟基化的单壁碳纳米管和羧基化的单壁碳纳米管；最优选为羧基化的单壁碳纳米管。

在本发明的一个优选实施方案中，所述支撑体选自滤纸，优选地，所述滤纸选自醋酸纤维膜滤纸、尼龙膜滤纸、定量滤纸；更优选地，该滤纸为定量滤纸。

在本发明的一个优选实施方案中，所述覆盖层选自亲水性聚合物，优选地，所述亲水性聚合物选自海藻酸、壳聚糖、羧甲基纤维素和腐殖酸；更优选地，该聚合物选自海藻酸，该聚合物优选为以钡离子为交联剂的海藻酸聚合物。

另一方面，本发明提供所述碳纳米管固相萃取盘的制备方法，包括以下步骤：(1)羧基化的单壁碳纳米管的分散；(2)使步骤(1)中充分分散的碳纳米管吸附剂均匀分散在支撑体上，形成碳纳米管薄膜；(3)将亲水性聚合物包覆在步骤(2)所制备的碳纳米管薄膜的表面。

在本发明的一个优选实施方案中，所述萃取盘的制备方法中步骤(1)所述的羧基化的单壁碳纳米管的分散采用5％的表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液。

在本发明的一个优选实施方案中，所述萃取盘的制备方法中步骤(2)所述碳纳米管薄膜的形成是将步骤(1)充分分散的羧基化的单壁碳纳米管采用布式漏斗负压过滤的方法均匀负载在定量滤纸的表面。

在本发明的一个优选实施方案中，所述萃取盘的制备方法中步骤(3)所述亲水性聚合物的包覆是将步骤(2)制备的羧基化的单壁碳纳米管膜放在布式漏斗上，使海藻酸溶液通过该膜；再使交联剂氯化钡溶液通过该含海藻酸的碳纳米管膜，形成海藻酸亲水性聚合物。

在本发明的一个优选实施方案中，碳纳米管、海藻酸和氯化钡的比例为：60mg羧基化的单壁碳纳米管：3mL 0.2％海藻酸：1mL 0.1M氯化钡溶液。

再一方面，本发明所提供的碳纳米管固相萃取盘在富集和/或分离环境水样中有机污染物中的用途。