专利名称：一种基于半透膜的微萃取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造一种新型的基于半透膜的微萃取装置，用于土壤间隙水等复杂环 境介质中自由溶解态污染物浓度测定。
背景技术：
疏水性有机污染物广泛存在于环境中并引起了空气、土壤、水环境的污染，给环境 和人类健康带来了巨大的风险。在环境化学以及环境毒理学研究中自由溶解态污染物浓度 是一个重要的参数，这是因为自由溶解态浓度是污染物迁移，相间分配以及生物富集的驱 动力，而且一般认为只有自由溶解态的分子可以穿透细胞膜进入生物体内并被生物利用。 因此为了更好地研究持久性有机污染物的环境行为及其生态风险，发展污染物自由溶解态 浓度测定方法是十分必要而迫切的。一些传统的测定自由溶解态浓度的方法，如透析平衡法，超滤法，液液萃取，固液 萃取，通常这些方法具有各自的缺点，如在测定过程中可能需要大量的溶剂，需要耗费大量 的时间以及繁杂的操作步骤会导致污染物的损失，而且这些方法对于原有体系的平衡具有 一定的破坏性，因此很难满足现在环境科学研究中快速，方便，原位测定的要求。例如在土 壤和沉积物间隙水中污染物测定中，传统的方法很难达到目的，因此需要发展一些新型的 技术.一些基于吸附剂的自由溶解态污染物检测技术在近几年得到了快速发展并被 广泛应用于环境科学研究中。这其中尤其以固相微萃取技术(Solid phase membrane micro-extraction, SPME)禾口半透膜被动米样技术(Semipermeable membrane device, SPMD)应用最为广泛。其中，SPME因为加入的吸附剂量少，并不会显著改变水相自由溶解态 物质的浓度，因此不会影响体系中原来建立的自由态-结合态之间的平衡关系，是一种非 耗竭型采样技术。SPME在原位观测研究污染物的环境行为具有显著的优势，但是SPME的萃 取头价格昂贵、易碎，在使用过程中存在吸附涂层的损失、重现性差以及交叉污染等缺点， 大大限制了其在环境科学研究中的应用。而SPMD具有使用简单方便、富集效率好、重现性 高、费用低廉的优点，但是需要大量的样品才能避免对原有体系平衡带来显著影响，是一种 耗竭型的萃取技术。因此发展一种可以用于复杂环境体系自由溶解态疏水性有机污染物浓 度的经济，便捷，环境友好的原位微萃取技术是十分必要的.本发明基于使用简单方便、富集效率好、费用低廉的半透膜被动采样技术(SPMD)， 发明了适合复杂环境体系自由溶解态疏水性有机污染物浓度的经济，便捷，环境友好的原 位微萃取技术，并将且应用到测定土壤间隙水中自有溶解态的菲的浓度的测定中，以检验 其在持久性有机污染物环境行为研究中应用的可行性。
发明内容
本发明发展了一种基于半透膜被动采样技术的微萃取装置(semipermeable membranebased micro-extraction, SPM-ME)，可以在原位环境体系中方便、快捷、准确地测
3定出土壤间隙水等复杂环境体系中自由溶解态疏水性污染物的浓度。与传统的相平衡分配 法相比，能够更加准确地预测复杂环境体系中疏水性有机污染的生态风险，为生态风险评 估以及污染环境修复提供有力的技术支持。其制作方法如下，将三油酸甘油酯溶于三氯甲烷配置成各种浓度溶液，然后将适 量的三油酸甘油酯溶液加入的到半透膜袋中，挥发其中的溶剂，对半透膜进行热封，最终制 作出基于半透膜的微萃取装置然后。本次发明过程中，我们将三油酸甘油酯溶于三氯甲烷 配置成三种浓度的三油酸甘油酯的三氯甲烷储备液，浓度分别为2,10,20% (ν/ν)；移取10 μ L三种浓度储备液到低密度聚乙烯膜管(1. 6X0. 5cm)，通风橱中挥发去 除溶剂三氯甲烷，制备成1，2，3号装置，其中三油酸甘油酯含量分别为0. 2,1,2μ L ；另外制作不加三油酸甘油酯的同样大小的半透膜袋作为对照，将其编号为0号装置。然后排去膜管中空气的同时避免膜管中三油酸甘油酯溢出，用热封仪对膜管端口 进行密封并检查其密封性。正己烷浸泡清洗后，4V下保存备用。我们测定了该装置对水相中自有溶解态污染物的富集动力学和热力学特性，并且 得到不同三油酸甘油酯含量的装置对于菲的富集系数。将2号装置(IyL三油酸甘油酯) 应用于测定不同菲浓度的土壤的间隙水这一复杂体系中，用于测定间隙水中自由溶解态菲 浓度的测定，以对其在实际环境科学应用中的可行性进行了研究。所有的实验都设置6个 平行对照，以检验本发明所提出的基于半透膜的微萃取技术在实际应用中的重现性和可靠 性。水相富集动力学实验结果(
图1)表明，菲在基于半透膜的微萃取装置与水相之间 能在他之内取得分配平衡，是一种快速的采样方式。半透膜的微萃取装置与水相平衡热力 学研究(图2)表明，在20°C条件下，单位0，1，2，3号装置单元对于菲的富集系数为0. 17， 0. 28,0. 51,0. 98L/SPM-ME。从结果可以看出，装置中的膜对于菲有一定的富集能力，同时随 着装置中三油酸甘油酯含量的增加，装置对于菲的富集系数也是增加的，因此在应用中我 们可以根据不同环境体系调整装置中三油酸甘油酯的含量来更好的实现我们的研究目的。土壤-间隙水体系中自由溶解态菲浓度的测定结果(图3)表明，SPM-ME对与土 壤间隙水在IOd左右能达到平衡。Id天以后由于土壤中菲的老化以及挥发等过程导致间 隙水中菲浓度的降低，因此SPM-ME装置中富集的菲的量也有所降低。在表1中还给出了直接测定得到的间隙水浓度和通过土壤染毒浓度与土壤水分 配系数计算得到的间隙水浓度。可以看出SPM-ME测得的间隙水浓度与实际测得的间隙水 浓度十分接近，而传统的通过土壤与水相非配系数计算得到的间隙水浓度是实际测定值的 4-5倍，因此该方法严重高估了土壤污染物的生态风险。从结果可以看出对于土壤中低浓度 疏水性有机污染物来说，，如中土壤浓度为5，10mg/kg时，因为受限于仪器的检测限很难接 测定间隙水中菲浓度，而本发明中所提出的SPM-ME则对低污染环境体系仍然适用。体系中 < 1 %的菲被SPM-ME装置所富集，因此SPM-ME得加入不会显著影响原有体系的平衡，符合 微萃取装置定义的要求，即对原有体系的耗竭不超过5%。表1 土壤间隙水中菲浓度
权利要求
1.一种基于半透膜的微萃取装置，可以实现对复杂环境体系中自有溶解态疏水性污染 物的原位，方便，快捷，准确的测定。
2.权利1中的半透膜微萃取装置通过将三油酸甘油酯溶解在三氯甲烷中配置成不同 浓度三油酸甘油酯的三氯甲烷溶液，并移去相应体积溶液到半透膜袋中，通过挥发溶剂，热 封制得半透膜微萃取装置，并且根据我们研究的环境体系不同调整我们装置中三油酸甘油 酯的含量来满足我们的研究要求。
3.权利1中的半透膜微萃取装置与水相的平衡时间只需要他，装置中膜对于疏水性污 染物也有一定富集能力，并且随着装置中三油酸甘油酯含量的增加装置对于疏水性有机污 染物的富集能力也相应增强。
4.权利1中半透膜微萃取装置能在IOd内与土壤间隙水形成平衡，该装置能够准确的 测定间隙水中自由溶解态污染物的含量并且对于原有体系的影响< 1%，对复杂环境体系 中自由溶解态疏水性污染物是一种有效的微萃取技术。
5.权利1中半透膜微萃取装置对于水相以及复杂环境体系中自由溶解态疏水性有机 污染物的测定具有很好的重现性和可靠性，对于低污染环境体系也具有很好的适用性。
全文摘要
本发明公开了一种新型的基于半透膜被动采样技术的微萃取方法(semipermeablemembrane based micro-extraction，SPM-ME)用于测定土壤间隙水等复杂环境介质中自由溶解态疏水性污染物，为污染环境生态风险评价和污染修复提供技术支持。通过将三油酸甘油酯溶解到三氯甲烷中配置成不同浓度溶液，然后将适量的三油酸甘油酯三氯甲烷溶液加入的到半透膜袋中，挥发其中的三氯甲烷溶剂，对半透膜进行热封，制作出半透膜微萃取装置。研究结果表明本发明提出的半透膜微萃取装置能有效准确的测定间隙水中污染物浓度。同时，由于其体系中污染物的富集量小于原有体系的1％，因此是一种非耗竭型的微萃取技术。该装置对于复杂环境体系中自由溶解态疏水性有机物的测定结果具有很好的重现性和可靠性。
文档编号B01D15/00GK102085424SQ20091022895
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者孙红文, 徐晓阳 申请人:南开大学