[發明專利]一種巰基化有機-無機雜化整體柱及其制法和用途

有效

• 申請號: 201810149074.X
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108421280B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 練鴻振;趙靈瑜;朱青云;胡忻;陳逸珺;王霞
• 申請（專利權）人: 南京大學;江蘇省環境監測中心
• 主分類號: B01D15/22
• 分類號: B01D15/22;B01J20/281;B01J20/30;G01N1/28
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 黃嘉棟

一種巰基化有機?無機雜化整體柱，它是通過一步共縮聚的方法合成的巰基功能化的有機?無機雜化毛細管整體柱。該整體材料表面的巰基可以選擇性地吸附As(III)，該整體柱的針式固相微萃取裝置能夠在較廣的pH范圍內選擇性萃取As(III)，而不被保留的As(V)直接被收集；而后用硝酸/碘酸鉀溶液將吸附的As(III)洗脫并收集測定，實現兩種無機砷形態的分離分析。與其他巰基整體柱材料相比，本方法采用“一步法”制備操作簡單、重現性好，且使巰基分布更均勻，機械強度好；針式固相微萃取裝置簡單，易于快速完成樣品前處理可用于現場水樣的采集分離分析。

技術領域：

本發明涉及一種用于無機砷形態分析的巰基功能化有機-無機雜化整體柱，具體的說是一種基于新穎的三元弱堿性溶液體系“一步法”合成得到新型巰基功能化整體柱材料和針頭固相微萃取器構建的固相微萃取裝置用于As(III)和As(V)的分離分析。

背景介紹：

砷作為一種廣泛存在的痕量元素，對整個生態系統以及人類的健康都會造成嚴重的破壞。目前，存在于土壤、地下水以及飲用水中的砷污染已經成為了一個世界性的問題。砷主要來源于含砷沉積物、冶金、農藥、化肥、煤燃燒以及工業廢水排放等。研究表明砷的毒理學行為與其存在形態密切相關，通常情況下，無機砷的毒性大于有機砷，而無機砷中三價砷(As(III))的毒性又明顯大于五價砷(As(V))。在環境水體中，最主要的砷形態是無機砷，其危害最大。世界衛生組織(World Health Organization，簡稱為WHO)對于飲用水中砷的限值是10μg/L，低于現有的常規微量元素測定儀的檢測限值，而飲用水中As(III)的濃度限值則相對更低，且大部分元素檢測儀器只能測定總量并不能區別其不同的形態。因此，開發一種簡單實用的方法用于預分離富集水體中無機砷形態具有重要意義。

As(III)和As(V)在自然界中存在并不穩定，在氧化性基質或者還原性基質中兩者可能會發生相互轉換。目前一般需要將水樣采集后運回實驗室分析，樣品運輸和存儲需要較長的時間，且通常都需要耗時的前處理，這些過程增加了砷形態轉化的風險。因此發展一種簡便的方法，在采樣現場完成樣品前處理具有重要的意義。

現有的制備巰基有機-無機雜化整體柱的方法的不足：由于巰基試劑存在一定的弱酸性，直接制備含巰基的整體柱存在一定的困難，因而現有的巰基功能化有機-無機雜化整體柱的制備方式主要有兩類：一種是通過后修飾的方式將巰基引入到已制備的整體柱骨架表面；或者是將含巰基的硅烷試劑與四乙氧基/甲氧基硅烷試劑混合，先在酸性條件下進行水解而后加入堿性試劑進行聚合得到。但這兩種目前最常用的方法仍存在一定問題：通過后修飾的方法得到的材料，巰基只存在于整體材料的表面，而且無法保證功能基團分布的均勻性，重現性低。而在第二種方法中，當堿性試劑加入后，聚合非常迅速，使得整體材料與毛細管壁之間結合不夠牢固，整體柱材料容易發生脫壁，影響使用壽命。同時，目前兩種方法都存在操作繁瑣、耗時等問題。

現有的固相萃取裝置的不足：現有的固相萃取裝置通常是將材料填入一段空管中(如玻璃管、聚四氟乙烯管、或者不銹鋼管等)，填充過程中需要管的兩端填塞玻璃棉將材料固定。這種制備方式存在以下問題：第一，形成的固相萃取柱柱壓很大，尤其是采用尺寸較小的填充材料、較大的流速時；第二，填塞玻璃棉的一致性無法保證，導致制備的固相萃取柱重復性較差。

發明內容：

本發明提供一種制備巰基化有機-無機雜化整體柱的新思路并用于無機砷形態的快速分離分析，具體為一種通過“一步法”制備巰基雜化整體柱的制備方法；一種通過針式固相微萃取裝置實現無機砷形態分離分析的方法。

本發明的技術方案如下：

一種巰基化有機-無機雜化整體柱，它是按如下方法制備的：