專利名稱：十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜、制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬植物根對疏水性有機(jī)污染物富集的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜及其制備方法。本發(fā)明還涉及上述十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜在模擬植物根對疏水性有機(jī)污染物富集中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
被動采樣器模擬生物富集環(huán)境介質(zhì)中的疏水性有機(jī)污染物已成為目前環(huán)境科學(xué) 研究熱點(diǎn)。以中性脂作為富集溶劑的半滲透膜采樣技術(shù)(簡稱SPMDs)作為新興的被動式生物模擬采樣技術(shù)更是得到極大的關(guān)注。SPMDs以非極性溶劑如正己烷或正辛醇以及中性脂等為富集溶劑，均勻嵌入醋酸纖維素膜材料中，具有模擬生物吸收疏水性有機(jī)污染物的特性，目前已經(jīng)應(yīng)用于模擬水生動物實驗中。但是，對模擬植物吸收疏水性有機(jī)污染物的應(yīng)用鮮有報道。植物根的組成主要包括植物脂、碳水化合物以及水分，盡管最近有報道指出碳水化合物對植物吸收疏水性有機(jī)污染物有一定貢獻(xiàn)，但由于疏水性有機(jī)污染物更易于在植物根脂中富集，所以植物根脂對植物吸收疏水性有機(jī)污染物起關(guān)鍵作用。進(jìn)一步的研究表明，除了一些激素類化合物，植物根對疏水性有機(jī)污染物的吸收是被動擴(kuò)散過程，所以，植物根對疏水性有機(jī)污染物的吸收機(jī)理同含有脂類的SPMDs類似，即以根脂為主導(dǎo)作用的被動分配過程。在以往的研究中，三油酸甘油酯這種魚類脂肪的主要成分在SPMDs中應(yīng)用較多，用來模擬水生動物對有機(jī)污染物的富集。而目前針對植物根的組成以及模擬植物根吸收有機(jī)污染物的SPMDs的開發(fā)研究還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于制備一種新的模擬植物根吸收有機(jī)污染物的被動采樣膜?？紤]到植物細(xì)胞膜的脂主要是由帶有最多三個雙鍵的十八碳脂肪酸組成，植物根組分碳水化合物的作用則相當(dāng)于SPMD膜的醋酸纖維素材料。所以，發(fā)明人設(shè)想在醋酸纖維素中嵌入十八碳烯酸脂滴應(yīng)該能夠用來模擬植物根對疏水性有機(jī)污染物的富集?；诖?，本發(fā)明人利用疏水性有機(jī)污染物的植物根吸收主要受植物根脂含量控制的原理，在親水性醋酸纖維素復(fù)合膜中均勻地嵌入與植物根脂組成和含量相似的十八碳烯酸制備了十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜(在下文中有時簡稱為復(fù)合膜)(見圖I表征)，膜的厚度接近有機(jī)污染物在植物根中的傳輸尺度(參考文獻(xiàn)2)，此種設(shè)計增加了十八碳烯酸與鑄膜材料的接觸面積，使得疏水性有機(jī)化合物能夠從環(huán)境介質(zhì)中高效快速地分配到被動采樣膜中。從而提供了一種模擬植物根吸收有機(jī)污染物的半滲透被動采樣膜。并且提供了一種操作簡便，環(huán)境友好的評價有機(jī)污染物植物生物有效性的方法。本發(fā)明的目的通過以下實現(xiàn)I. 一種模擬植物根對疏水性有機(jī)污染物富集的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜，其中所述十八碳烯酸脂滴均勻地鑲嵌在醋酸纖維素材料中。2.如I所述的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜，其中所述膜的厚度為30-40 μ m。3.如I所述的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜，其中所述十八碳烯酸包括最多帶有三個雙鍵的十八碳烯酸。4.如3所述的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜，其中所述最多帶有三個雙鍵的十八碳烯酸包括順-6-十八碳烯酸、順-9-十八碳烯酸或順-11-十八碳烯酸。5.如I所述的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜，其中所述醋酸纖維素材料包括二醋酸纖維素或三醋酸纖維素或二者的混合物。6.如I至5中任一項所述的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜，其中所述十八碳烯酸占膜干重的重量百分比為2-10%，所述醋酸纖維素占膜干重的重量百分比為87-97%。
7. 一種制備如I所述的模擬植物根對疏水性有機(jī)污染物富集的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜的方法，所述方法包括(I)使用下列各項配制鑄膜液十八碳烯酸，占鑄膜液的重量百分比為O. 4_2%，占膜干重的重量百分比為2-10%,醋酸纖維素材料，占鑄膜液的重量百分比為17. 4-19. 4%,占膜干重的重量百分比為 87-97%,鑄膜液添加劑，占鑄膜液的重量百分比為O. 2-0. 6%,余量為鑄膜液溶劑；(2)使用所述鑄膜液以沉浸凝膠法制膜。8.如7所述的制備方法，其特征在于所述十八碳烯酸包括最多帶有三個雙鍵的十八碳烯酸，優(yōu)選所述最多帶有三個雙鍵的十八碳烯酸包括順-6-十八碳烯酸、順-9-十八碳烯酸或順-11-十八碳烯酸，所述醋酸纖維素材料包括二醋酸纖維素或三醋酸纖維素或二者的混合物，所述鑄膜液添加劑包括無水高氯酸鎂、四水硝酸鈣或聚乙烯吡咯烷酮。所述鑄膜液溶劑為N，N-二甲基甲酰胺和二氧六環(huán)中的任一種與丙酮的混合溶齊U，占所述鑄膜液的重量百分比分別為5-15%和65-75%。9.如I所述的制備方法，根據(jù)所述制備方法制備的最終成膜的厚度為30-40 μ m。10.如I所述的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜在模擬植物根對疏水性有機(jī)污染物富集中的應(yīng)用。本發(fā)明方法所設(shè)計的作為模擬植物根吸收有機(jī)污染物的半滲透被動采樣膜的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜充分考慮了與植物根吸收的相似性。試驗表明所制備的復(fù)合被動采樣膜能很好地模擬植物根吸收疏水性有機(jī)污染物。在評價疏水性有機(jī)污染物的植物生物吸收及環(huán)境風(fēng)險方面具有一定的應(yīng)用前景。


圖I均勻鑲嵌5%十八碳烯酸脂滴的醋酸纖維素復(fù)合膜(簡稱復(fù)合膜)和無脂鑲嵌的空白醋酸纖維素膜(簡稱空白膜)的掃描電子顯微鏡表征圖片；圖2 5%十八碳烯酸含量的復(fù)合膜對四種多環(huán)芳烴的富集曲線；
圖3黑麥草根對四種多環(huán)芳烴的吸附等溫線；圖4不同根脂含量的植物根和相應(yīng)十八碳烯酸含量的復(fù)合膜對菲的富集曲線。
具體實施例方式以下對本發(fā)明進(jìn)行詳述。模擬植物根吸收有機(jī)污染物被動采樣膜的制備是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的將鑄膜液溶劑、鑄膜液添加劑、不飽和脂肪酸以及醋酸纖維素材料在20-30 V下恒溫振蕩至混合均勻，形成鑄膜溶液。以沉浸凝膠法制膜，將鑄膜液傾倒在光學(xué)拋光平板玻璃一側(cè)，使用凹槽刮刀迅速劃過玻璃板。10_35°C下放置于空氣中蒸發(fā)鑄膜液溶劑60-180秒。將玻璃板浸入10_30°C蒸餾水凝固浴中，浸潰5-12分鐘，然后將膜用蒸餾水沖洗干凈，在蒸餾水中貯存?！?br> 其中，所述不飽和脂肪酸包括最多帶有三個雙鍵的十八碳脂肪酸，如順-6-十八碳烯酸、順-9-十八碳烯酸或順-11-十八碳烯酸，所占鑄膜液的重量百分比為O. 4-2%，占膜干重的重量百分比為2-10%。所述醋酸纖維素高分子材料包括二醋酸纖維素或三醋酸纖維素或二者的混合物，所占鑄膜液的重量百分比為17. 4-19. 4%,占膜干重的重量百分比為87-97%。鑄膜液添加劑又稱成孔劑、致孔劑，在鑄膜液中主要起分散作用，其實例包括無水高氯酸鎂、四水硝酸鈣或聚乙烯吡咯烷酮。所述鑄膜液添加劑占鑄膜液的重量百分比為
O.2-0. 6%,占膜干重的重量百分比為1_3%。溶劑的選擇主要考慮聚合物醋酸纖維素能在其中均勻分散而達(dá)到全部溶解，與水可混溶，為極性溶劑。所述鑄膜液溶劑的實例為N，N- 二甲基甲酰胺和二氧六環(huán)中的任一種與丙酮的混合溶劑，占所述鑄膜液的重量百分比分別為5-15%和65-75%，成膜后揮發(fā)。所述凹槽刮刀的凹槽深度為30-40 μ m,從而使最終的成膜厚度為30-40 μ m。實施例實施例I.模擬植物根吸收有機(jī)污染物的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜的制備復(fù)合膜I (5%十八碳烯酸含量)將35g丙酮、5g N, N-二甲基甲酰胺、O. 3g無水高氯酸鎂、O. 5g順-6-十八碳烯酸以及9. 2g 二醋酸纖維素依次加入磨口塞三角瓶中，在25°C下恒溫振蕩至混合均勻，形成鑄膜溶液。以沉浸凝膠法制膜，將鑄膜液傾倒在光學(xué)拋光平板玻璃一側(cè)，使用凹槽深度為30-40 μ m的凹槽刮刀迅速劃過玻璃板。25°C下放置空氣中蒸發(fā)鑄膜液溶劑60秒。將玻璃板浸入20°C蒸餾水凝固浴中，浸潰8分鐘，將膜用蒸餾水沖洗干凈，在蒸餾水中貯存。復(fù)合膜2-7和空白膜除了按下表I中所示的投料量進(jìn)行投料以外，以與復(fù)合膜I的制備方法相同的方法制備不同十八碳烯酸含量的其它復(fù)合膜2-7和空白膜。表I
權(quán)利要求
1.一種模擬植物根對疏水性有機(jī)污染物富集的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜，其中所述十八碳烯酸脂滴均勻地鑲嵌在醋酸纖維素材料中。
2.如權(quán)利要求I所述的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜，其中所述膜的厚度為30-40 μ mD
3.如權(quán)利要求I所述的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜，其中所述十八碳烯酸包括最多帶有三個雙鍵的十八碳烯酸。
4.如權(quán)利要求3所述的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜，其中所述最多帶有三個雙鍵的十八碳烯酸包括順-6-十八碳烯酸、順-9-十八碳烯酸或順-11-十八碳烯酸。
5.如權(quán)利要求I所述的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜，其中所述醋酸纖維素材料包括二醋酸纖維素或三醋酸纖維素或二者的混合物。
6.如權(quán)利要求I至5中任一項所述的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜，其中所述十八碳烯酸占膜干重的重量百分比為2-10%，所述醋酸纖維素占膜干重的重量百分比為87-97%。
7.一種制備如權(quán)利要求I所述的模擬植物根對疏水性有機(jī)污染物富集的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜的方法，所述方法包括 (1)使用下列各項配制鑄膜液 十八碳烯酸，占鑄膜液的重量百分比為O. 4-2%,占膜干重的重量百分比為2-10%， 醋酸纖維素材料，占鑄膜液的重量百分比為17. 4-19.4%,占膜干重的重量百分比為87-97%, 鑄膜液添加劑，占鑄膜液的重量百分比為O. 2-0. 6%, 余量為鑄膜液溶劑； (2)使用所述鑄膜液以沉浸凝膠法制膜。
8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于 所述十八碳烯酸包括最多帶有三個雙鍵的十八碳烯酸，優(yōu)選所述最多帶有三個雙鍵的十八碳烯酸包括順-6-十八碳烯酸、順-9-十八碳烯酸或順-11-十八碳烯酸， 所述醋酸纖維素材料包括二醋酸纖維素或三醋酸纖維素或二者的混合物， 所述鑄膜液添加劑包括無水高氯酸鎂、四水硝酸鈣或聚乙烯吡咯烷酮。
所述鑄膜液溶劑為N，N- 二甲基甲酰胺和二氧六環(huán)中的任一種與丙酮的混合溶劑，占所述鑄膜液的重量百分比分別為5-15%和65-75%。
9.如權(quán)利要求I所述的制備方法，根據(jù)所述制備方法制備的最終成膜的厚度為30-40 μ mD
10.如權(quán)利要求I所述的十八碳烯酸-醋酸纖維素復(fù)合膜在模擬植物根對疏水性有機(jī)污染物富集中的應(yīng)用。
全文摘要
采用與植物根脂組成和含量相似的十八碳烯酸作為核心材料，以沉浸凝膠法制膜，將十八碳烯酸脂滴均勻嵌入制膜框架材料醋酸纖維素中，醋酸纖維素作為親水性高分子材料與植物根組分碳水化合物具有相似的性質(zhì)。膜的厚度接近有機(jī)污染物在植物根中的傳輸尺度。所制備的膜在結(jié)構(gòu)和組成上同植物根相似，有機(jī)污染物通過被動擴(kuò)散方式在膜中富集，該膜可以模擬植物根富集有機(jī)污染物。
文檔編號B01D71/16GK102949939SQ20111025179
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者張淑貞, 李秀穎, 溫蓓 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心