專利名稱：聚丙烯酸酯復(fù)合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)明屬于揮發(fā)性及半揮發(fā)性有機物的痕量分析領(lǐng)域，特別是涉及食品、環(huán)境、生物樣品中揮發(fā)性及半揮發(fā)性有機物的痕量分析領(lǐng)域，特別是一種聚丙烯酸酯復(fù)合納米碳纖維涂層攪拌萃取棒及其制備方法。
背景技術(shù)：
固相微萃取技術(shù)(Solid Phase Micro Extraction，SPME)是 20 世紀 90 年代興起的一項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的最大特點就是集取樣、萃取、富集、進樣于一體，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、便于實現(xiàn)自動化以及易于與色譜、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 SPME—樣具有簡單、高效、快速、重現(xiàn)性好、綠色無溶劑等優(yōu)點，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 &ilbH公司選用聚二甲基硅氧烷(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。商品化的SBSE裝置以玻璃棒為載體，材質(zhì)易碎，且只有PDMS這一種固定相涂層， 而且商品化SBSE裝置價格較高，SBSE技術(shù)的應(yīng)用受到了較大的限制。為此，對SBSE技術(shù)的研究是一項十分有創(chuàng)新性和實際意義的工作。

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，提供一種聚丙烯酸酯復(fù)合納米碳纖維涂層攪拌萃取棒的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種聚丙烯酸酯復(fù)合納米碳纖維涂層攪拌萃取棒(下述為攪拌萃取棒)，由棒體及棒體表面的涂層組成，所述棒體是由比玻璃管短的鐵芯封于玻璃管內(nèi)制成，所述涂層的材料包括聚丙烯酸酯和納米碳纖維。具體地，上述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的玻璃管，利用酒精噴燈將比玻璃管短的鐵芯封于玻璃管內(nèi)，得棒體，對棒體表面進行預(yù)處理；(2)攪拌萃取棒的制作將包含聚丙烯酸酯和納米碳纖維的涂層材料制成溶膠， 將步驟(1)處理過的棒體，浸入溶膠10-60min，涂制后取出，采用紫外光照射固化處理，再進行升溫老化，即制得攪拌萃取棒成品。優(yōu)選地，上述攪拌萃取棒的制備方法，所述預(yù)處理是指對棒體表面依次用CH2Cl2 處理0. 5-2小時、lmol/L NaOH溶液處理4-12小時、0. lmol/L HCl溶液處理4-8小時，最后用去離子水沖洗至中性，在120 150°C氮氣流下烘干。優(yōu)選地，上述攪拌萃取棒的制備方法，所述升溫老化的過程為在氮氣保護下， 100-150°C保持 2-4h，150-180°C保持 2_4h，然后 200-M0°C保持 30_60min，即完成老化。優(yōu)選地，上述攪拌萃取棒的制備方法，所述聚丙烯酸酯、納米碳纖維重量份數(shù)比為 2-100 份1 份。優(yōu)選地，一種聚丙烯酸酯復(fù)合納米碳纖維涂層攪拌棒的制備方法，該方法包括如下步驟(1)選取長10-40mm，直徑為0. 5_5mm的玻璃管，利用酒精噴燈將比玻璃管略短的鐵芯封于玻璃管內(nèi)，用CH2Cl2處理0. 5-2小時、lmol/L NaOH溶液處理4-12小時、0. lmol/L HCl溶液處理4-8小時，最后用去離子水沖洗至中性，在120 150°C氮氣流下烘干；(2)取聚丙烯酸酯，加入納米碳纖維，兩者的質(zhì)量份數(shù)比為2-100份1份，充分攪拌均勻，將經(jīng)過步驟(1)處理過的棒體，置于其中10-60min后取出，采用紫外光照射固化處理，再進行程序升溫老化，在氮氣保護下，100_15(TC保持2-4h，150-18(TC保持2-4h，然后 200-240°C保持30-60min，即完成老化。采用上述制備方法制得的攪拌萃取棒的涂層厚度為10-3000 μ m。本發(fā)明所具有的有益效果本發(fā)明利用聚丙烯酸酯和納米碳纖維各自的吸附特性，避免了單一材料吸附效果的不足，從而擴大了涂層對被吸附物質(zhì)的選擇性范圍，覆蓋極性-非極性。本發(fā)明攪拌萃取棒在萃取過程中自身完成攪拌，避免了在Fiber SPME中攪拌子的競爭吸附，且因其萃取固定相的體積比SPME大50倍以上，富集倍數(shù)明顯提高，特別適合痕量分析。本發(fā)明攪拌萃取棒特點為選擇性范圍廣、比表面大，熱穩(wěn)定性高，不保留水。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。


圖1為不采用攪拌萃取棒的氣相色譜基線圖；圖2為采用本發(fā)明制備的攪拌萃取棒在解吸條件下的氣相色譜基線圖；圖3為采用實施例1制備的攪拌萃取棒萃取苯類物質(zhì)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。采用本發(fā)明所述方法制備的任一攪拌萃取棒均能產(chǎn)生如圖2所示的無干擾的基線，比較圖1和圖2可以看出，在解吸條件下，幾乎不會造成固定相涂層的流失，從圖3可以看出本發(fā)明制備的攪拌萃取棒對于有機化合物具有較好的萃取效率，彌補了商用萃取攪拌棒單一涂層的不足，拓寬了 SBSE技術(shù)的應(yīng)用范圍。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1 一種聚丙烯酸酯復(fù)合納米碳纖維涂層攪拌棒的制備方法選取長20mm，直徑為3mm的玻璃管，利用酒精噴燈將略短的鐵芯封于其中，對棒體表面依次用CH2Cl2處理30min、Imol/LNaOH溶液處理8小時、0. lmol/LHCl溶液處理4小時， 最后用去離子水沖洗至中性，在150°C氮氣流下烘干。取500mg聚丙烯酸酯，加入IOOmg納米碳纖維充分攪拌均勻，將處理過的棒體，置于其中l(wèi)Omin，涂制后取出，采用紫外光照射固化處理，；在氮氣保護下，進行程序升溫老化 120°C保持3h，180°C保持池，然后240°C保持60min，即制得攪拌萃取棒。實施例2 —種聚丙烯酸酯復(fù)合納米碳纖維涂層攪拌棒的制備方法選取長20mm，直徑為3mm的玻璃管，利用酒精噴燈將略短的鐵芯封于其中，對棒體表面依次用CH2Cl2處理50min、Imol/LNaOH溶液處理6小時、0. lmol/LHCl溶液處理4小時， 最后用去離子水沖洗至中性，在150°C氮氣流下烘干。取500mg聚丙烯酸酯，加入50mg納米碳纖維充分攪拌均勻，將處理過的棒體，置其中l(wèi)Omin，涂制后取出，采用紫外光照射固化處理，；在氮氣保護下，進行程序升溫老化120°C 保持3h，180°C保持池，然后240°C保持60min，即制得攪拌萃取棒。實施例3利用實施例1中制作的攪拌萃取棒對環(huán)境水樣中苯系物質(zhì)進行分析，采用磁力攪拌方式萃取。實施例4利用實施例2中制作的攪拌萃取棒對食用香精進行呈香組分分析，采取頂空方式萃取。實施例5利用實施例1中制作的攪拌萃取棒對果蔬中的殘留農(nóng)藥進行檢測。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，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)實質(zhì)對以上實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
1.一種聚丙烯酸酯復(fù)合納米碳纖維涂層攪拌萃取棒，其特征在于該攪拌萃取棒由棒體及棒體表面的涂層組成，所述棒體是由比玻璃管短的鐵芯封于玻璃管內(nèi)制成，所述涂層的材料包括聚丙烯酸酯和納米碳纖維。
2.權(quán)利要求1所述的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的玻璃管，利用酒精噴燈將比玻璃管短的鐵芯封于玻璃管內(nèi)，得棒體，對棒體表面進行預(yù)處理；(2)攪拌萃取棒的制作將包含聚丙烯酸酯和納米碳纖維的涂層材料制成溶膠，將步驟(1)處理過的棒體，浸入溶膠10-60min，涂制后取出，采用紫外光照射固化處理，再進行升溫老化，即制得攪拌萃取棒成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攪拌萃取棒的制備方法，其特征在于所述預(yù)處理是指對棒體表面依次用CH2Cl2處理0. 5-2小時、Imol/LNaOH溶液處理4-12小時、0. lmol/LHCl溶液處理4-8小時，最后用去離子水沖洗至中性，在120 150°C氮氣流下烘干。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的攪拌萃取棒的制備方法，其特征在于所述升溫老化的過程為在氮氣保護下，100-150°C保持2-4h，150-180°C保持2_4h，然后200-240°C保持 30-60min，即完成老化。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項所述的攪拌萃取棒的制備方法，其特征在于所述聚丙烯酸酯、納米碳纖維重量份數(shù)比為為2-100份1份。
全文摘要
本發(fā)明涉及聚丙烯酸酯復(fù)合納米碳纖維涂層攪拌萃取棒及其制備方法。該攪拌萃取棒由棒體及棒體表面的涂層組成，所述棒體是由比玻璃管短的鐵芯封于玻璃管內(nèi)制成，所述涂層的材料包括聚丙烯酸酯和納米碳纖維。本發(fā)明利用聚丙烯酸酯和納米碳纖維各自的吸附特性，避免了單一材料吸附效果的不足，從而擴大了涂層對被吸附物質(zhì)的選擇性范圍，覆蓋極性-非極性。
文檔編號B01J20/28GK102366719SQ20111017644
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, 鄧莉, 邢海鵬, 邢福深 申請人:天津春發(fā)食品配料有限公司