[发明专利]内嵌三油精多囊泡磁性纳米颗粒的制备及应用

摘要

本发明属于环境污染检测技术领域，涉及内嵌三油精多囊泡磁性纳米颗粒的制备及应用，以磁性纳米材料为基础，对其表面包被具有类似生物对水体疏水性污染物吸附动力学特征的三油精醋酸纤维素复合膜颗粒，制得内嵌多囊泡的核壳式结构，醋酸纤维素膜空隙结构发达，提高膜内外污染物质的交换速度，缩短受试生物毒性测试实验周期，避免生物培养条件的干扰，用于模拟、检测和分析环境污染物浓度分布，检验动物细胞对疏水性污染物的吸附动力学行为和生物有效性；其设计原理可靠，制备工艺步骤简单，设计路线成熟，环保，比表面积大，表面空隙发达，与水体具有良好的相容性，有利于水体中污染物的扩散，能根据环境条件的差异，缩小采样时间。

主权项

一种内嵌三油精多囊泡磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于制备工艺借助磁性纳米材料在外加磁场下快速分离的性能，对其表面包被具有类似生物对水体疏水性污染物吸附动力学特征的三油精醋酸纤维素复合膜颗粒，其具体制备步骤为：(1)、共沉淀法合成Fe3O4 MNPs水溶液：将2.0g FeCl2·4H2O和5.2gFeCl3·6H2O溶解于25ml无氧去离子水中，并加入0.85mL浓盐酸形成混合液，在氮气保护和不断搅拌下，将混合液逐滴加入到250mL1.5M的NaOH溶液中得到Fe3O4 MNPs，用200mL去离子水清洗Fe3O4 MNPs5‑10遍后将其悬浮保存于220mL的去离子水中，制得浓度为10mg/mL且粒径为10nm的Fe3O4 MNPs水溶液；(2)、制备乳化液：将浓度为0.02g/mL的醋酸纤维素和浓度为0.2g/mL的三油精添加入25mL丙酮中形成混合物，将密封后的混合物置于振荡器上以100r/min振荡1‑9小时，使其充分混匀，完成乳化液的制备；(3)、制备Fe3O4@CTAB MNPs：取10mL步骤(1)合成的Fe3O4 MNPs溶液加入到10mL浓度为5mg/mL的CTAB水溶液中形成混合液，室温下超声混合液10‑15min，使Fe3O4 MNPs表面被CTAB充分修饰，得到具有疏水性表面的辐射状结构的Fe3O4@CTAB MNPs，通过CTAB阳离子端头静电吸附在Fe3 O4 @CTAB MNPs磁性纳米材料的表面；(4)、制备乳化Fe3O4@CTAB MNPs：将水浴锅加热到35±2℃，并以300r/min的机械搅拌，将步骤(3)制备的Fe3O4@CTAB MNPs逐滴加入步骤(2)制备的乳化液中形成混合液，在混合液中逐滴加入pH值为10.0的NaOH水溶液50mL ，得到乳化Fe3O4@CTAB MNPs；(5)、制备内嵌三油精多囊泡磁性纳米颗粒：将步骤(4)制得的乳化Fe3O4@CTAB MNPs用旋转蒸发器控制温度28～32℃浓缩至粘稠状并冷干，得到Fe3O4@Triolein@CAM MNPs，再用10℃的去离子水浸泡Fe3O4@Triolein@CAM MNPs 12小时，得内嵌三油精多囊泡磁性纳米颗粒；制备的内嵌三油精多囊泡磁性纳米颗粒应用于模拟、检测和分析环境污染物浓度分布，检验动物细胞对疏水性污染物的吸附动力学行为和生物有效性，具体工艺步骤为：(1)、先将1～2重量份的内嵌三油精多囊泡磁性纳米颗粒置于被测水中，搅拌5～10分钟，使其混合均匀形成混合液；(2)、然后将混合液静置3小时后用磁铁分离出纳米颗粒，倾倒出上清液；(3)、按照1:3的体积比取乙腈20mL与正己烷60mL搅拌形成混合液，将混合液以每次5mL超声清洗10min以洗脱纳米颗粒上富集的有机污染物，得到20mL含有目标化合物的洗脱液；(4)、用氮吹仪对步骤(3)得到的洗脱液进行浓缩，并定容至1mL ，然后用0.22μm的玻璃纤维滤膜过滤至1.5mL液相瓶中，用GC/UPLC‑MS对PAHs进行检测；将内嵌三油精多囊泡磁性纳米颗粒添加到1L含有100ng/L丙苯芘的水体中，慢速搅拌下，富集48小时，于0.25、0.5、1、2、4、8、16、24、36和48时分别取样，检测富集的PAHs量，进行动力学实验分析后表明，内嵌三油精多囊泡磁性纳米颗粒对水体中PAHs的吸附动力随着时间的增加，而逐渐达到饱和，具有和水体生物对污染物吸附的动力学特征。