專利名稱：一種納米碳纖維涂層攪拌萃取棒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及食品、環(huán)境、生物樣品中有機(jī)物的痕量分析領(lǐng)域，特別涉及一種納米碳纖維涂層攪拌萃取棒及其制備方法，特別適合用于富集揮發(fā)性和半揮發(fā)性輕組分。
背景技術(shù)：
由于大部分分析樣品的基體和組成相當(dāng)復(fù)雜，在通常情況下樣品前處理成為樣品分析中不可或缺的重要步驟。它起著濃縮被測痕量組分，提高方法靈敏度及清潔試樣的作用。傳統(tǒng)的樣品前處理方法有液液萃取、索氏萃取、層析、蒸餾、吸附、離心以及過濾等，但這些方法普遍具有使用大量有機(jī)溶劑、處理時(shí)間長和操作步驟多的缺點(diǎn)。這些方法不但容易損失樣品、產(chǎn)生較大誤差，而且有毒溶劑的使用會(huì)影響操作人員健康，污染環(huán)境。為此，無溶劑或少溶劑、準(zhǔn)確度高、快速、簡便的樣品前處理方法的研究，已成為當(dāng)今分析化學(xué)的前沿研究課題之一。固相微萃取技術(shù)是20世紀(jì)90年代興起的一項(xiàng)新穎的樣品前處理與富集技術(shù)，它最先由加拿大Waterloo大學(xué)的Pawliszyn教授的研究小組于1989年首次進(jìn)行開發(fā)研究， 屬于非溶劑型選擇性萃取法。它幾乎可以用于氣體、液體、生物、固體等樣品中各類揮發(fā)性或半揮發(fā)性物質(zhì)的分析。SPME的最大特點(diǎn)就是集取樣、萃取、富集、進(jìn)樣于一體，因而操作簡便，并且不需溶劑，萃取速度快、操作成本低、不污染環(huán)境、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以及易于與色譜、電泳等高效分離檢測手段聯(lián)用，因此，在化學(xué)、醫(yī)藥、食品、環(huán)境領(lǐng)域及藥物分析中得到了廣泛的應(yīng)用。攪拌棒吸附萃取(Stir bar sorptive extraction, SBSE)是由 Erik Baltussen 等人于1999年提出的，是在固相微萃取(Solid Phase Micro Extraction, SPME)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型樣品前處理技術(shù)。該技術(shù)與固相微萃取一樣具有簡單、高效、快速、重現(xiàn)性好、綠色無溶劑等優(yōu)點(diǎn)，并在萃取過程中吸附攪拌棒自身完成攪拌，避免了在Fiber SPME 中攪拌子的競爭吸附，而且其萃取固定相的體積比SPME大50倍以上，因此富集倍數(shù)明顯提高，非常適合痕量分析。在國外該技術(shù)已成功地應(yīng)用于環(huán)境樣品、食品中污染物、毒品、醫(yī)藥和農(nóng)藥殘留、人體內(nèi)分泌干擾物質(zhì)、多環(huán)芳烴、苯系物和多氯聯(lián)苯等的分析。德國Gerstel GnlbH公司選用PDMS作為萃取涂層，推出了商品化的攪拌棒 (Twister Gerstel GnlbH)。Twister 是由 0. 5mm 或 Imm 的 PDMS 硅橡膠管，套在一內(nèi)封磁芯的玻璃管上制成.但是，商品化的SBSE裝置只有PDMS這一種固定相涂層，且玻璃棒為載體，材質(zhì)易碎，而且商品化SBSE裝置價(jià)格較高，SBSE技術(shù)的應(yīng)用受到了較大的限制。為此， 對SBSE技術(shù)的研究是一項(xiàng)十分有創(chuàng)新性和實(shí)際意義的工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種納米碳纖維涂層攪拌萃取棒及其制備方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種納米碳纖維涂層攪拌萃取棒，由載體及其表面的涂層組成，所述載體為長 10-40mm，直徑為0. 5_5mm的金屬棒，所述涂層包括納米炭纖維層，還包括耐高溫環(huán)氧樹脂層或有機(jī)硅樹脂層。本發(fā)明還提供了上述納米碳纖維涂層攪拌萃取棒的制備方法，包括如下步驟1)、選取長10-40mm，直徑為0. 5_5mm的金屬棒(優(yōu)選地，以攪拌方式使用，所述金屬棒為鐵棒、鎳棒、鈷棒、不銹鋼棒或合金棒中一種；以頂空或超聲方式使用，所述金屬棒為不銹鋼棒、銅棒、鋁棒或合金棒中一種。)，利用HF溶液腐蝕30-120min，用水洗滌至中性，再用甲醇沖洗，氮?dú)獯蹈傻玫奖砻娲植诘慕饘侔趔w；2)、先在經(jīng)過表面預(yù)處理的金屬棒的表面涂漬一層耐高溫環(huán)氧樹脂或有機(jī)硅樹脂，再在外層沾取一層納米炭纖維，得涂層或重復(fù)涂漬和沾取來調(diào)整涂層厚度；3)、將涂好涂層的攪拌萃取棒置于烘箱內(nèi)進(jìn)行高溫固化；4)、將高溫固化好的攪拌萃取棒，置于索式提取器中，用二氯甲烷于40-80°C回流 20-120min,以去除雜質(zhì)。優(yōu)選地，所述耐高溫環(huán)氧樹脂的合成方法為向環(huán)氧樹脂中加入有機(jī)溶劑攪拌至完全溶解，再依次加入固化劑、助劑和填料，攪拌使各組分分散均勻，制備得到耐高溫環(huán)氧樹脂，其中各物質(zhì)的用量為，按重量份數(shù)計(jì)算，環(huán)氧樹脂20份，固化劑3份，助劑3份，填料4 份，置于5°C以下儲(chǔ)存?zhèn)溆?。更?yōu)選地，所述有機(jī)溶劑為二甲苯、甲苯、苯或丙酮中一種；所述固化劑為均苯四甲酸酐；所述助劑為叔胺；所述填料為石棉粉、鋁粉或鈦白粉中一種。本發(fā)明所具有的有益效果本發(fā)明以金屬棒為載體，利用合成耐高溫環(huán)氧樹脂或有機(jī)硅樹脂將納米碳纖維固定在金屬棒表面，形成熱穩(wěn)定性好，耐溶劑沖洗的的涂層材料從而實(shí)現(xiàn)對痕量有機(jī)物的富集。在萃取過程中棒體自身完成攪拌，避免了在Fiber SPME中攪拌子的競爭吸附；以金屬棒代替?zhèn)鹘y(tǒng)的玻璃棒使其具有更高的機(jī)械強(qiáng)度、堅(jiān)固耐用；將吸附劑結(jié)合到攪拌棒上的形式，更有利于吸附劑對液體樣品的處理以及靜態(tài)的頂空捕集。特別適合用于富集揮發(fā)性和半揮發(fā)性輕組分。它的特點(diǎn)是外部比表面大，熱穩(wěn)定性高，不保留水。相對于活性炭涂層攪拌棒具有更好的吸附與脫附性能。


圖1為不使用攪拌萃取棒的氣相色譜基線圖；圖2為使用實(shí)施例1攪拌萃取棒解吸溫度下的氣相色譜基線圖；圖3為利用實(shí)施例1攪拌萃取棒萃取苯系物的氣相色譜圖。圖3中1為苯，2為甲苯，3為乙苯，4為對二甲苯，5為鄰二甲苯。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1選取長25mm，直徑為2mm的鎳棒，利用HF溶液腐蝕60min，用水洗滌至中性，再用甲醇沖洗，氮?dú)獯蹈傻玫奖砻娲植诘慕饘侔趔w。將處理過的棒體表面涂漬一層有機(jī)硅樹脂， 再在外層沾取一層納米碳纖維，將棒體置于烘箱內(nèi)于180°C高溫固化60min。將制作好的萃取棒，置于索式提取器當(dāng)中，利用二氯甲烷于60°C回流40min，得攪拌萃取棒成品。實(shí)施例2利用實(shí)施例1中制作的攪拌萃取棒對河水中的各類有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分析，采取攪拌萃取方式，溶劑法解吸。實(shí)施例3利用實(shí)施例1中制作的攪拌萃取棒對水果香精組分進(jìn)行呈香分析，采取頂空方式萃取，熱脫附法解吸。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)方案作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種納米碳纖維涂層攪拌萃取棒，由載體及其表面的涂層組成，其特征在于所述載體為長10-40mm，直徑為0. 5_5mm的金屬棒，所述涂層包括納米炭纖維層，還包括耐高溫環(huán)氧樹脂層或有機(jī)硅樹脂層。
2.權(quán)利要求1所述的納米碳纖維涂層攪拌萃取棒的制備方法，其特征在于包括如下步驟1)、選取長10-40mm，直徑為0.5_5mm的金屬棒，利用HF溶液腐蝕30-120min，用水洗滌至中性，再用甲醇沖洗，氮?dú)獯蹈傻玫奖砻娲植诘慕饘侔趔w；2)、先在經(jīng)過表面預(yù)處理的金屬棒的表面涂漬一層耐高溫環(huán)氧樹脂或有機(jī)硅樹脂，再在外層沾取一層納米炭纖維，得涂層或重復(fù)涂漬和沾取步驟來調(diào)整涂層厚度；3)、將涂好涂層的攪拌萃取棒置于烘箱內(nèi)進(jìn)行高溫固化；4)、將高溫固化好的攪拌萃取棒，置于索式提取器中，用二氯甲烷于40-80°C回流 20-120min,以去除雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米碳纖維涂層攪拌萃取棒的制備方法，其特征在于以攪拌方式使用，所述金屬棒為鐵棒、鎳棒、鈷棒、不銹鋼棒或合金棒中一種；以頂空或超聲方式使用，所述金屬棒為不銹鋼棒、銅棒、鋁棒或合金棒中一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的納米碳纖維涂層攪拌萃取棒的制備方法，其特征在于 所述耐高溫環(huán)氧樹脂的合成方法為向環(huán)氧樹脂中加入有機(jī)溶劑攪拌至完全溶解，再依次加入固化劑、助劑和填料，攪拌使各組分分散均勻，制備得到耐高溫環(huán)氧樹脂，其中各物質(zhì)的用量為，按重量份數(shù)計(jì)算，環(huán)氧樹脂20份，固化劑3份，助劑3份，填料4份，置于5°C以下儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米碳纖維涂層攪拌萃取棒的制備方法，其特征在于所述有機(jī)溶劑為二甲苯、甲苯、苯或丙酮中一種；所述固化劑為均苯四甲酸酐；所述助劑為叔胺；所述填料為石棉粉、鋁粉或鈦白粉中一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米碳纖維涂層攪拌萃取棒及其制備方法。該納米碳纖維涂層攪拌萃取棒，由載體及其表面的涂層組成，所述載體為長10-40mm，直徑為0.5-5mm的金屬棒，所述涂層包括納米炭纖維層，還包括耐高溫環(huán)氧樹脂層或有機(jī)硅樹脂層。本發(fā)明以金屬棒為載體，利用合成耐高溫環(huán)氧樹脂或有機(jī)硅樹脂將納米碳纖維固定在金屬棒表面，形成熱穩(wěn)定性好，耐溶劑沖洗的涂層材料從而實(shí)現(xiàn)對痕量有機(jī)物的富集。
文檔編號(hào)B01D15/08GK102366718SQ20111017644
公開日2012年3月7日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者戴永鑫, 鄧?yán)? 邢海鵬, 邢福深 申請人:天津春發(fā)食品配料有限公司