固相微萃取(SPME)是一種集萃取、富集、進(jìn)樣于一體的新型樣品前處理技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的核心在于萃取纖維,目前常用的商業(yè)纖維,存在耐熱性差、易溶脹、易折斷、使用次數(shù)短等缺陷。因此亟待開發(fā)一種新型固相微萃取纖維。本課題組一直將碳材料作為新型萃取涂層的重點(diǎn)研究對(duì)象,而有序介孔碳(OMC),作為一種新型的碳材料,具有良好的吸附性能和物理化學(xué)穩(wěn)定性。因此本論文在以往研究的基礎(chǔ)上,以不銹鋼鋼絲為基底,有序介孔碳為涂層制備了一種新型萃取纖維,以規(guī)避上述問題。論文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下三個(gè)部分:第一,采用直接粘合法制備新型OMC纖維。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,制備得到的OMC比表面積為701.413 m~2/g,孔容為0.353 cm~3/g。最可幾孔徑為3.4 nm且孔徑分布集中,具有規(guī)則的二維六方結(jié)構(gòu)。制備的OMC涂層最佳厚度大約為100μm,具有良好的機(jī)械強(qiáng)度,OMC涂層與鋼絲表面連接緊密且分布均勻。第二,對(duì)制備得到的OMC纖維的使用參數(shù)進(jìn)行了表征并對(duì)其萃取性能進(jìn)行了分析。OMC涂層的最高耐熱溫度可達(dá)350℃;具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,在有機(jī)溶劑中浸泡6小時(shí)后,仍能保持原有的萃取效率;使用次數(shù)超過150次。對(duì)多種環(huán)境優(yōu)先污染物進(jìn)行了萃取,結(jié)果表明,OMC涂層對(duì)多種污染物均有優(yōu)于商業(yè)化PDMS和PA纖維的萃取效率,檢測(cè)范圍廣譜。OMC涂層對(duì)弱極性的芳香族化合物具有較好的萃取效率;苯環(huán)上含有的甲基和氯原子有利于OMC涂層與待測(cè)物之間親和力的增強(qiáng);同時(shí)苯環(huán)上取代基的位置也會(huì)影響OMC涂層的萃取效率。同時(shí),上述的萃取規(guī)律在復(fù)雜體系下依然成立。第三,將上述制備得到的OMC纖維應(yīng)用于分析水中的苯系物。首先優(yōu)化篩選了SPME萃取-分析條件:采用頂空萃取的方法,在30℃水浴下萃取40 min,攪拌速率設(shè)定為1200 r/min,不加無水硫酸鈉;OMC纖維完成萃取后,在250℃的氣相色譜進(jìn)樣口下解析3 min。隨后在最佳萃取分析條件下,將OMC纖維應(yīng)用于檢測(cè)水中苯系物。該分析方法的線性范圍在1-1000μg/L之間、最低檢測(cè)限在0.086-0.088μg/L之間、單根纖維的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5.5%、多根纖維的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10.6%、加標(biāo)回收率在81.0%-112.8%之間。與已有的相關(guān)文獻(xiàn)相比,本方法有不亞于其他方法的線性范圍或是靈敏度。與部分商業(yè)纖維相比,OMC纖維有良好的萃取效率。綜上,本論文研究的OMC纖維萃取性能良好、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、檢測(cè)范圍較寬、重現(xiàn)性良好、分析結(jié)果滿足測(cè)試要求。將OMC纖維應(yīng)用于環(huán)境水樣苯系物以及其他優(yōu)先污染物的檢測(cè)具有一定的實(shí)際意義。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X832
【部分圖文】：

取纖維是一根熔融石英纖維，表面涂有不同色譜固定相或吸附劑的。石英絲與不銹鋼絲連接，石英絲外部用不銹鋼針管保護(hù)。這樣萃取纖維可以在針管內(nèi)收縮，推桿用以控制萃取頭伸縮。萃取器結(jié)構(gòu)示意如圖1-1所示。圖1-1 萃取器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1-1 the structure scheme of SPME handleSPME 萃取過程分為兩個(gè)步驟，萃取和解析，如圖 1-2 所示。（1） 萃取過程（a,b,c）：先將金屬針管插入萃取瓶的密封墊，然后將推桿壓下，使萃取纖維暴露在樣品基質(zhì)中富集一段時(shí)間。富集萃取結(jié)束后，將纖維收回金屬針管中，再從密封墊中拔，即完成了一次萃取過程。（2） 解析過程（d,e,f）：將 SPME 萃取器迅速轉(zhuǎn)移至氣相色譜的進(jìn)樣口中，將推桿壓下，使得萃取纖維涂層暴露在高溫環(huán)境下。待測(cè)物在高溫環(huán)境下，從涂層上脫附下來，隨載氣進(jìn)入后續(xù)的檢測(cè)器檢測(cè)。解析結(jié)束后，將萃取纖維縮回萃取器中

圖1-2 SPME的萃取、解析過程[2]Fig.1-2 the extraction and desorption process of SPME(a,b,c 代表萃取過程；d,e,f代表解析過程)微萃取技術(shù)的原理涂層固相微萃取是目前研究最多的固相微萃取技術(shù)之一，因此纖維涂層固相微萃取為例來討論。接浸入法浸入法是將纖維直接浸入樣品基質(zhì)中進(jìn)行萃取。這種方法僅僅纖維涂層兩相。通常來說，當(dāng)待測(cè)物的濃度在樣品基質(zhì)和萃取發(fā)生變化的時(shí)候，即認(rèn)為固相微萃取過程已經(jīng)完成。Louch[3]一過程：C0Vs= ∞VS+ ∞Vf(1-1) ∞， ∞分別是達(dá)到平衡后，纖維涂層和樣品基質(zhì)中待測(cè)物

圖1-3. SPME野外采樣加速氣流裝置[5]Fig.1-3 Agitation device for field air sample by SPME冷凝-固相微萃取(CC-SPME) 萃取過程中，溫度是另一個(gè)很重要的影響因素。隨著萃取溫更快的從樣品基質(zhì)中揮發(fā)出來，轉(zhuǎn)移至氣相，加速纖維萃樣品之間的分配系數(shù)隨著溫度的增加而減小，導(dǎo)致平衡時(shí)了避免靈敏度的損失，開發(fā)了循環(huán)冷凝-固相微萃取技術(shù)用冷凝的方法冷卻涂層纖維，如圖 1-4 所示。冷凝裝置用

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2820067