CN101992072A - 一种金属载体的氧化铝涂层搅拌萃取棒 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属载体的氧化铝涂层搅拌萃取棒,该萃取棒的载体为金属,萃取棒的涂层中包含有吸附剂。当萃取棒以搅拌方式使用时,金属为铁、镍、钴、不锈钢或合金,当萃取棒以顶空或超声方式使用时,金属为不锈钢、铜、铝或合金。吸附剂为金属氧化物吸附剂,该萃取棒以金属棒代替传统的玻璃棒使其具有更高的机械强度、坚固耐用;将吸附剂结合到搅拌棒上的形式,更有利于吸附剂对液体样品的处理以及静态的顶空捕集。
Description
技术领域
本发明属于食品、环境、生物样品中有机物的痕量分析领域,特别是涉及一种金属载体r-Al2O3涂层搅拌萃取棒,该萃取棒适用于含氮、磷、硫基的杂环、芳香烃、有机胺的富集。
背景技术
由于大部分分析样品的基体和组成相当复杂,在通常情况下样品前处理成为样品分析中不可或缺的重要步骤。它起着浓缩被测痕量组分,提高方法灵敏度及清洁试样的作用。
传统的样品前处理方法有液-液萃取、索氏萃取、层析、蒸馏、吸附、离心以及过滤等,但这些方法普遍具有使用大量有机溶剂、处理时间长和操作步骤多的缺点。这些方法不但容易损失样品、产生较大误差,而且有毒溶剂的使用会影响操作人员健康,污染环境。为此,无溶剂或少溶剂、准确度高、快速、简便的样品前处理方法的研究,已成为当今分析化学的前沿研究课题之一。
固相微萃取技术是20世纪90年代兴起的一项新颖的样品前处理与富集技术,它最先由加拿大Waterloo大学的Pawliszyn教授的研究小组于1989年首次进行开发研究,属于非溶剂型选择性萃取法。它几乎可以用于气体、液体、生物、固体等样品中各类挥发性或半挥发性物质的分析。SPME的最大特点就是集取样、萃取、富集、进样于一体,因而操作简便,并且不需溶剂,萃取速度快、操作成本低、不污染环境、便于实现自动化以及易于与色谱、电泳等高效分离检测手段联用,因此,在化学、医药、食品、环境领域及药物分析中得到了广泛的应用。
搅拌棒吸附萃取(Stirbar 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)基础上发展起来的一种新型样品前处理技术。该技术与固相微萃取一样具有简单、高效、快速、重现性好、绿色无溶剂等优点,并在萃取过程中吸附搅拌棒自身完成搅拌,避免了在Fiber SPME中搅拌子的竞争吸附,而且其萃取固定相的体积比SPME大50倍以上,因此富集倍数明显提高,非常适合痕量分析。在国外该技术已成功地应用于环境样品、食品中污染物、毒品、医药和农药残留、人体内分泌干扰物质、多环芳烃、苯系物和多氯联苯等的分析。
德国Gerstel GnlbH公司选用PDMS作为萃取涂层,推出了商品化的搅拌棒(Twister Gerstel GnlbH)。Twister是由0.5mm或1mm的PDMS硅橡胶管,套在一内封磁芯的玻璃管上制成。但是,商品化的SBSE装置只有PDMS这一种固定相涂层,而且商品化SBSE装置价格较高,SBSE技术的应用受到了较大的限制。为此,对SBSE技术的研究是一项十分有创新性和实际意义的工作。
已有的搅拌萃取棒均以玻璃棒为载体,材质易碎,本发明以金属棒代替传统的玻璃棒使其具有更高的机械强度、坚固耐用。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种萃取棒,该萃取棒的载体为金属,萃取棒的涂层中包含有吸附剂。
其中,当萃取棒以搅拌方式使用时,金属为铁、镍、钴、不锈钢或合金,当萃取棒以顶空或超声方式使用时,金属为不锈钢、铜、铝或合金。
其中吸附剂为金属氧化物吸附剂,优选金属氧化物吸附剂选自氧化铝、氧化钛、氧化锆、硅酸镁等中的一种或多种。
其中氧化铝为r-Al2O3、氧化钛为二氧化钛。
其中,涂层中还包含有耐高温环氧树脂或有机硅树脂。
本发明还提供了通过如下方法制备的萃取棒,该方法包括如下步骤:
(1)棒体的选取及预处理:
将长为10-40mm,直径为0.5-5mm的金属棒用二氯甲烷溶剂对其表面进行预处理;
(2)合成耐高温环氧树脂:
称取适量环氧树脂,加入溶剂搅拌至完全溶解,再依次加入固化剂、助剂、填料,搅拌使各组分分散均匀,制备得到耐高温环氧树脂,置于5℃以下储存备用,其中环氧树脂、固化剂、助剂和填料的重量比为20∶3∶3∶4;
(3)搅拌棒涂层的制作:
先将处理过的棒体表面涂渍一层步骤(2)的耐高温环氧树脂或有机硅树脂,再在外层沾取一层吸附剂;
(4)涂层的固化处理:
将涂渍涂层的棒体置于烘箱内进行高温固化;
(5)萃取棒体杂质的去除:
将制作好的萃取棒,置于索式提取器当中,利用二氯甲烷于40-80℃回流20-120min,以去除吸附剂及环氧树脂中的小分子杂质。
上述方法中,可通过重复步骤(2)以调整涂层厚度。
上述方法中,当萃取棒以搅拌方式使用时,金属为铁、镍、钴、不锈钢或合金,当萃取棒以顶空或超声方式使用时,金属为不锈钢、铜、铝或合金。
上述方法中,溶剂选自二甲苯、甲苯、苯和丙酮等有机溶剂中一种或多种;
固化剂选用均苯四甲酸酐等酸酐型固化剂;
助剂为叔胺;
填料选自石棉粉、铝粉和钛白粉中的一种或多种;
吸附剂优选为金属氧化物吸附剂,金属氧化物吸附剂选自氧化铝、氧化钛、氧化锆、硅酸镁等一种或多种。
其中氧化铝为r-Al2O3,氧化钛为二氧化钛。
本发明萃取棒以金属棒为载体,利用合成高温环氧树脂或有机硅树脂将吸附剂固定在金属棒表面,形成热稳定性好、耐溶剂冲洗的涂层材料,从而实现对痕量有机物的富集。在萃取过程中棒体自身完成搅拌,避免了在Fiber SPME中搅拌子的竞争吸附;以金属棒代替传统的玻璃棒使其具有更高的机械强度、坚固耐用;将吸附剂结合到搅拌棒上的形式,更有利于吸附剂对液体样品的处理以及静态的顶空捕集。如果选择r-Al2O3作为吸附剂,其具有强极的吸附性,特别适用于对含氮、磷、硫基杂环、芳香烃、有机胺的富集。
附图说明
图1为不使用搅拌萃取棒的气相色谱基线图
图2为使用实施例1的搅拌萃取棒在解吸温度下的气相色谱基线图
图3为利用实施例1的搅拌萃取棒萃取苯系物质的气相色谱图,其中1为苯,2为甲苯,3为氟苯。
具体实施方式
为了理解本发明,下面以实施例进一步说明本发明,但不限制本发明。
实施例1
选取长25mm,直径为2mm的铁棒,利用二氯甲烷对其表面进行预处理。称取100g环氧树脂,加入二甲苯搅拌至完全溶解,再依次加入15g均苯四甲酸酐、15g叔胺、20g石棉粉,搅拌使各组分分散均匀,得到耐高温环氧树脂。将处理过的铁棒表面涂渍一层耐高温环氧树脂,再在外层沾取一层r-Al2O3吸附剂,将棒体置于烘箱内于180℃高温固化60min。将制作好的萃取棒,置于索式提取器当中,利用二氯甲烷于60℃回流40min。
其中环氧树脂为多官能缩水甘油型环氧树脂,市场购买得到。
实施例2
选取长25mm,直径为2mm的镍棒,利用二氯甲烷对其表面进行预处理。将处理过的棒体表面涂渍一层有机硅树脂,再在外层沾取一层r-Al2O3吸附剂,将棒体置于烘箱内于180℃高温固化60min。将制作好的萃取棒,置于索式提取器当中,利用二氯甲烷于60℃回流40min。
实施例3
选取长25mm,直径为2mm的不锈钢棒,利用二氯甲烷对其表面进行预处理。将处理过的棒体表面涂渍一层有机硅树脂,再在外层沾取一层二氧化钛,将棒体置于烘箱内于180℃高温固化60min。将制作好的萃取棒,置于索式提取器当中,利用二氯甲烷于60℃回流40min。
实施例4
利用实施例1中制作的搅拌萃取棒对制药厂废水中苯胺类物质进行检测,采取搅拌萃取方式,热脱附法解吸。
实施例5
利用实施例1中制作的搅拌萃取棒对香精组分进行呈香分析,采取顶空方式萃取,热脱附法解吸。
实施例6
利用实施例1中制作的搅拌萃取棒对水中多环芳烃类物质进行分析,采取搅拌萃取方式,溶剂法解吸。
本发明的产品已经通过具体的实施例进行了描述。本领域技术人员可以借鉴本发明的内容适当改变原料、工艺条件等环节来实现相应的其它目的,其相关改变都没有脱离本发明的内容,所有类似的替换和改动对于本领域技术人员来说是显而易见的,都被视为包括在本发明的范围之内。
Claims (6)
1.一种萃取棒,该萃取棒的载体为金属,萃取棒的涂层中包含有吸附剂,当萃取棒以搅拌方式使用时,金属为铁、镍、钴、不锈钢或合金,当萃取棒以顶空或超声方式使用时,金属为不锈钢、铜、铝或合金,吸附剂为金属氧化物吸附剂。
2.根据权利要求1所述的萃取棒,其中金属氧化物吸附剂选自氧化铝、氧化钛、氧化锆、硅酸镁等中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的萃取棒,其中氧化铝为r-Al2O3、氧化钛为二氧化钛。
4.根据权利要求1所述的萃取棒,涂层中还包含有耐高温环氧树脂或有机硅树脂。
5.一种萃取棒,该萃取棒通过包含如下步骤的方法制备:
(1)棒体的选取及预处理:
将长为10-40mm,直径为0.5-5mm的金属棒用二氯甲烷溶剂对其表面进行预处理;
(2)合成耐高温环氧树脂:
称取适量环氧树脂,加入溶剂搅拌至完全溶解,再依次加入固化剂、助剂、填料,搅拌使各组分分散均匀,制备得到耐高温环氧树脂,置于5℃以下储存备用,其中环氧树脂、固化剂、助剂和填料的重量比为20∶3∶3∶4;
(3)搅拌棒涂层的制作:
先将处理过的棒体表面涂渍一层步骤(2)的耐高温环氧树脂或有机硅树脂,再在外层沾取一层吸附剂;
(4)涂层的固化处理:
将涂渍涂层的棒体置于烘箱内进行高温固化;
(5)萃取棒体杂质的去除:
将制作好的萃取棒,置于索式提取器当中,利用二氯甲烷于40-80℃回流20-120min,以去除吸附剂及环氧树脂中的小分子杂质;
其中当萃取棒以搅拌方式使用时,金属为铁、镍、钴、不锈钢或合金,当萃取棒以顶空或超声方式使用时,金属为不锈钢、铜、铝或合金;溶剂选自二甲苯、甲苯、苯和丙酮中一种或多种;固化剂为均苯四甲酸酐;填料选自石棉粉、铝粉和钛白粉中的一种或多种;吸附剂选自氧化铝、氧化钛、氧化锆、硅酸镁等一种或多种。
6.根据权利要求5所述的萃取棒,其中氧化铝为r-Al2O3,氧化钛为二氧化钛。
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CN201010270812XA CN101992072A (zh) | 2010-09-02 | 2010-09-02 | 一种金属载体的氧化铝涂层搅拌萃取棒 |
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