用于检测微囊藻毒素的磁性聚合离子液体及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种磁性聚合物，尤其涉及用于检测微囊藻毒素的磁性聚合离子液体 及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 微囊藻毒素（MC)是蓝藻水华暴发所产生的肝毒素，是强烈的肝脏肿瘤促进剂。目 前，已经发现MC的异构体达70多种，存在较为普遍，其中毒性较大的是MC-LR。随着水体的 富营养化，蓝藻水华和赤潮的对水体环境的危害已成我国关注的重大环境安全问题之一。
[0003] 微囊藻毒素是蓝藻水华产生的次生代谢产物。目前，中国生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006)中，微囊藻毒素含量限制为1 μ g/L，该标准对饮用水源水的水质量提出了更高 的要求。微囊藻毒素的危害主要有3点：1)由于MC的毒性作用的靶向器官为肝脏，所以 它会通过诱发肝炎、肝癌而使人体患上肝病危害健康；2)人们接触被微囊藻毒素污染的水 后，可引起眼睛，皮肤过敏，急性肠胃炎等；3)导致急性肝衰竭。
[0004] 目前，微囊藻毒素的测定方法主要有液相色谱法（HPLC)、液质联用法（LC-MS)、 HPLC-电喷雾电离质谱法（HPLC-ESI-MS)等。其中，高效液相色谱法（HPLC)是最常用的MC 分析方法之一。由于水体的中微囊藻毒素常以痕量形式存在以及干扰物质的存在，因此必 须先将水样通过分离、萃取、吸附、富集等手段进行预处理，通过一定的净化洗脱方法，再将 洗脱液进样检测，从而定性和定量。紫外检测器成本较低，适合筑建合适的HPLC-UV检测系 统对环境水中的MC进行检测。
[0005] 磁性聚合物粒子具有较好的磁化强度、化学稳定性、分散性、热稳定性、低毒性以 及易功能化等优点。它是一种通过将功能单体、交联剂、引发剂等通过聚合反应得到的具有 吸附作用的功能聚合物。该复合材料可以通过外加磁场实现快速分离吸附，还具有稳定的 物化性质和机械性能，目前已被广泛应用于固相萃取、色谱分离、电化学传感器等。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了一种具有高吸附容量、具有良好选择吸附能力的用于检测微囊藻毒 素的磁性聚合离子液体。
[0007] -种磁性聚合离子液体，它是由载体、功能单体、交联剂在引发剂作用下聚合形成 的颗粒状材料，所述功能单体为1-乙烯基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐，所述交联剂为1，4-丁 烷-3, 3' -双-1-乙烯基咪唑六氟磷酸盐。
[0008] 优选地，所述磁性聚合离子液体的粒径为450~500nm ;进一步地，粒径为500nm。
[0009] 优选地，所述载体为MAPS修饰的Fe3O4OSiO 2, Fe3O4OSiO2表示SiO 2包覆的Fe 304颗 粒，为表述方便，简写为Fe3O4OSiO 2-MAPS。
[0010] 优选地，所述MAPS修饰的Fe3O4OSiO^粒径为30~35nm。
[0011] 本发明还提供了一种所述磁性分子印迹聚合离子液体的制备方法，包括以下步 骤：
[0012] 将MAPS修饰的Fe3O4IgSiO^散于溶剂中，依次加入功能单体、交联剂和引发剂，在 无氧条件下进行聚合反应，反应完成后收集产物，产物经洗涤、真空干燥，即制得所述磁性 聚合离子液体。
[0013] 优选地，所述聚合反应的温度为28~32°C，时间为20~25h ;更优选，温度为 30°C，时间为24h。
[0014] 优选地，所述功能单体、交联剂和引发剂的摩尔重量比Immol : 3~5mmol : 55~ 65mg;更优选，功能单体、交联剂和引发剂的摩尔重量比lmmol : 4mmol : 60mg。
[0015] 优选地，所述载体与功能单体的重量摩尔比为0. 05~0. 15g : 0. 4~0. 6mmol ; 更优选，载体与功能单体的重量摩尔比为〇. Ig : 〇. 5_〇1。
[0016] 优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
[0017] 本发明又提供了所述磁性聚合离子液体在检测微囊藻毒素中的应用。
[0018] 本发明以1-乙烯基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐为功能单体，以1，4_ 丁烷-3， 3' -双-1-乙烯基咪唑六氟磷酸盐为交联剂聚合制得的磁性聚合离子液体对MC-RR，MC-LR 能快速达到吸附平衡状态，同时具有较高的吸附容量和良好的选择吸附能力，MC-RR，MC-LR 的最大吸附量分别为10. 32 μ mol/g、10. 88 μ mol/g。结合磁性聚合离子液体的萃取和高效 液相色谱技术，检测水样中2种微囊藻毒素，低于国家规定的检出限。
【附图说明】
[0019] 图1为制备本发明磁性聚合离子液体的流程图。
[0020] 图 2 为 Fe3O4 (A)，Fe3O4OSiO2-MAPS (B)和 MPIL (C)的 TEM 图。
[0021] 图3为离子液体功能单体溴化1-乙烯基-3-乙基咪唑（a)及1-乙烯基-3-乙基 咪唑六氟磷酸盐（b)的红外光谱图。
[0022] 图4为离子液体交联剂溴化-1，4-丁烷-3, 3'-双-1-乙烯基咪唑六氟磷酸盐（a) 及1，4-丁烷-3, 3' -双-1-乙烯基咪唑六氟磷酸盐（b)的红外光谱图。
[0023] 图 5 为 Fe3O4 (a)，Fe3O4OSiO2-MAPS (b)以及 MPIL (c)的红外光谱图。
[0024] 图 6 为 Fe3O4 (a)，Fe3O4OSiO2-MAPS (b)和 MPIL (c)热重曲线图。
[0025] 图7 (A)为磁性吸附效果图。
[0026] 图 7(B)为 Fe3O4 (a)、Fe3O4OSiO2-MAPS (b)和 MPIL(c)的磁滞回线图。
[0027] 图 8 为 Fe3O4 (a)，Fe3O4OSiO2-MAPS (b)和 MPIL (c)的 XRD 图。
[0028] 图9为MPIL对MC-RR (a)和MC-LR (b)的吸附量-时间曲线图。
[0029] 图10为MPIL的一级动力学模型图。
[0030] 图11为MPIL的二级动力学模型图。
[0031] 图12为南湖水样品经萃取后的液相谱图；
[0032] 其中，a :为未加微囊藻毒素的南湖水样品经MPIL萃取后的HPLC谱图；b :为加入 10 μ g/L微囊藻毒素的南湖水样品经MPIL萃取后的HPLC谱图；图中（1)为MC-RR，（2)为 MC-LR0
【具体实施方式】
[0033] I、磁性载体的制备
[0034] 取 0· Olmol FeCl2 ·4Η20 和 0· 02mol FeCl3 ·6Η20 溶于 80mL 去离子水中，使用恒压 漏斗慢慢滴加 IOmL NH3 · H20,80°C下反应30min，冷却至室温，磁场分离出Fe3O4，用水洗涤 至中性，60°C真空干燥12h，得到Fe 304。
[0035] 取300mg Fe3O4分散于40mL乙醇和IOmL水中，超声15min后加入5mL浓氨水、2mL 正硅酸乙酯TE0S，室温搅拌12h，磁场分离，依次用0. lmol/L稀盐酸、水洗涤固体，60°C真空 干燥 12h，得到 Fe3O4OSiO2。
[0036] 取250mg Fe3O4OSiO2，分散于50mL无水甲苯和5mL 3_(异丁稀酰氧）丙基三甲氧 基硅烷（MAPS)中，N2环境下70°C下回流12h，外加磁场分离并用水洗涤固体，制得Fe 3O4O SiO2-MAPS0
[0037] 2、功能单体的制备
[0038] 取0· 05mol 1-乙烯基咪挫、0· 05mol溴乙烧分散于15毫升甲醇中，60 °C下搅 拌15h，冷却后混合物加入至500ml乙醚中，滤出沉淀，在室温下干燥，制得溴化1-乙烯 基-3-乙基咪唑（IL 3)。1H NMR(400MHz，DMS0，ppm) :9.74(s，1H)，8.27(s，1H)，8.00(s，1H)， 6· 00 (dd，1H)，5· 37 (dd，1H)，5· 32 (dd，2H)，4· 25 (q，2H)，I. 41 (t，3H) ;13C NMR(400MHz，DMSO， ppm) :135. 04,128. 85,123. 09,119. 31，108. 87,44. 83,15. 06
[0039] 取0. 05mol溴化I-乙烯基-3-乙基咪挫，0. 05mol順奸6分散于50ml水中，室温搅 拌12h，过滤出固体，用水洗涤后室温干燥，制得1-乙烯基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐（IL 1)。 1H NMR(400MHz, DMSO, ppm) ：9. 78 (s, 1H) ,8. 38 (s, 1H), 7. 93 (s, 1H), 7. 28 (dd, 1H), 5. 94 (dd, lH)，5.42(dd，2H)，4.32(q，2H)，1.45(t，3H) ;13C NMR(400MHz，DMS0，ppm) :135·24，129·04， 123. 29,119. 32,108. 88,44. 80,16. 56)
[0040] 合成路线如下：
[0041]
[0042] 3、交联剂的制备
[0043] 取0.1mol 1-乙烯基咪挫，0. 05mol 1，4_二溴丁烧分散于30ml甲醇中，60°C下搅 拌15h，冷却后倒入IL乙醚中，室温干燥，制得溴化1，4-丁烷-3, 3' -双-1-乙烯基咪唑 (IL4)。1H NMR (400MHz，DMSO, ppm) :9.74 (s，lH)，8.28 (s，lH)，8.02 (s，lH)，7.34 (dd，lH)， 6.00(d，lH)，5.42(d，lH)，4.30(s，2H)，1.87(s，2H) ;13C NMR(400MHz，DMS0，ppm) :135.48， 128. 93,123. 28,119. 19,108. 72,48. 39,25. 75
[0044] 取0.05111〇1溴化1，4-丁烷-3,3'-双-1-乙烯基咪唑，0.1111〇1順4??6分散于501111 水中，室温揽拌12h，过滤出固体，用水洗绦后用水干燥，制得1，4- 丁烧3, 3'-双-I-乙烯基 咪唑六氟磷酸盐（IL2)。1H NMR(400MHz，DMS0，ppm) :9.76(s，1H)，8.38(s，1H)，8.22(s，1H)， 7. 35(dd，1H)，6· 05(d，1H)，5· 43(d，1H)，4· 32(s，1H)，I. 82(s，2H) ;13C NMR(400MHz，DMSO， ppm) :135. 38,128. 92,123. 48,119. 59,108. 82,48· 49,25· 85
[0045] 合成路线如下：
[0046]
[0047] 4、磁性聚合离子液体的制备
[0048] 取 0· Ig Fe3O4OSiO2-MAPS 分散于 30mL(甲苯 + 乙腈=I : 1)，依次加入 0· 5mmol 离子液体功能单体卜乙烯基-3-乙基咪挫六氟磷酸盐（IL1)、2. Ommol离子液体交联剂1， 4-丁烷3, 3' -双-1-乙烯基咪唑六氟磷酸盐（IL2)、30mg偶氮二异丁腈（AIBN)，通氮气 15min除氧，密封，60°C下搅拌24h，磁场分离产物，用甲醇-乙酸溶液（体积比9 : 1)洗涤， 30°C真空干燥24h，制得磁性聚合离子液体（MPIL)。上述磁性聚合离子液体（MPIL)的制备 流程如图1。
[0049] 5、形貌表征
[0050] 采用透射电镜对磁性聚合离子液体的形貌进行观察。由图2(A)所示，Fe3O 4磁性纳 米颗粒尺寸均一，呈球形，粒径约为15nm ;从图2(B)可以看出，SiO2包覆Fe 304并键合MAPS 后，Fe3O4IgSiO2-MAPS粒径增加到30~35nm ;由图2 (C)所示，经过修饰后的磁性聚离子液体 微球有粘连现象，并且外壳厚度增大，粒径达到450