全氟化合物特异性富集元件及其制备方法和应用与流程

本发明涉及分析化学领域，具体地，涉及全氟化合物特异性富集元件及其制备方法和应用。

背景技术：

1、全氟化合物(perfluorinated compounds,pfcs)具有疏水/疏脂、化学和热稳定性等特性，广泛应用于工业和消费品，包括灭火泡沫材料、食品包装、耐水耐粘附的纺织物、不粘锅内衬等。考虑到pfcs及其降解产物的持久性以及产量和使用量逐年上升，残留于环境中的pfcs最终随着食物链富集对人体造成毒性危害。研究表明，若长期暴露于pfcs环境中，男性会出现生殖和神经系统紊乱，女性会出现内分泌、免疫和生殖系统缺陷。因此，对环境和食品中痕量pfcs的检测显得尤为重要。目前，pfcs的主要检测方法是气相色谱-质谱法、高效液相色谱-质谱法、高效液相色谱-串联质谱法等，而色谱与质谱联用法的检测耗时较长，都需要复杂的提取、净化、富集等前处理过程。

2、为了避免复杂的前处理过程，研究者们开始考虑研制不同的吸附材料对样品中的目标物进行提取和富集。suwannakot等制备了金属有机框架材料(mofs)对环境水样中的pfoa进行提取。cao等制备了一种基于多壁碳纳米管的表面分子印迹聚合物，可用于水环境中pfoa的吸附去除。但是这些材料很难与后续的质谱检测仪器进行配套使用，吸附材料没有选择性或选择性较差，无法实现复杂基质中微量甚至痕量水平存在的全氟化合物的富集和分离，导致基质效应明显，仪器检出限较高，难以实现对痕量物质的精准测定。

3、由此，对全氟化合物富集和检测的技术有待改进。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种富集元件，能特异性吸附全氟化合物，并且，该富集元件适用于色谱串联质谱、敞开式固体基底电喷雾质谱等分析手段进行检测，尤其适用于环境样品和复杂食品基质样品中全氟化合物的富集和检测。

2、根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备富集元件的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：提供非金属基棒；将氧化石墨烯粉末粘附在所述基棒的部分表面上，以便得到富集元件初品；将所述富集元件初品、模板分子、功能单体与致孔剂接触进行预聚合反应，以便得到预聚合混合体系；将所述预聚合混合体系中加入交联剂和引发剂，混合后在除氧条件下进行聚合反应，以便得到富集元件中间体；以及将所述富集元件中间体进行洗脱处理，以便获得所述富集元件。

3、根据本发明实施例的制备富集元件的方法，制备得到的富集元件涂层均衡，对全氟化合物吸附和富集作用的特异性好，吸附力强，并且，富集元件的洗脱液可用于液相色谱进行检测，也可以作为固定基底，通过电离离子化进行质谱检测，检测步骤简单，并且检测的背景噪音低，尤其适于环境样品和复杂食品基质样品中全氟化合物的富集和检测。

4、另外，根据本发明上述实施例的制备富集元件的方法，还可以具有如下附加的技术特征：

5、根据本发明的实施例，所述模板分子为全氟化合物，优选地，为全氟辛酸(pfoa)。

6、根据本发明的实施例，所述功能单体为丙烯酰胺(aam)。

7、根据本发明的实施例，所述交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯(egdma)。

8、根据本发明的实施例，所述模板分子与所述单体和所述交联剂的摩尔比为1：5-8：10-20。

9、根据本发明的实施例，所述引发剂为偶氮二异丁腈(aibn)。

10、根据本发明的实施例，所述致孔剂为乙腈。

11、根据本发明的实施例，所述基棒是由木材或竹材加工得到的。

12、根据本发明的实施例，所述基棒具有锥形尖端，

13、根据本发明的实施例，所述基棒的直径不大于15mm，所述基棒的所述锥形尖端的直径不大于0.25mm。

14、根据本发明的实施例，所述预聚合反应在震荡条件下进行的，时间为1-2小时。

15、根据本发明的实施例，所述聚合反应的温度是60-70℃，时间为20-30小时，优选地，为24小时。

16、根据本发明的实施例，在所述预聚合反应前，进一步包括：对所述元件初品进行甲醇超声清洗和氮吹干燥处理，以便得到干燥的富集元件初品。

17、根据本发明的实施例，该方法包括：将所述基棒打磨光滑后，浸入甲醇溶液进行超声清洗，氮气吹干，以便得到预处理后的基棒；将所述预处理后的基棒的部分表面涂覆中性硅酮胶溶液，将所述氧化石墨烯粉末粘附于基棒上，于40-60℃条件下干燥，利用甲醇超声清洗，氮气吹干，以便得到所述富集元件初品；将所述富集元件初品、模板分子和所述功能单体加入所述致孔剂中，置于摇床，在250-350rpm及室温下进行所述预聚合反应1-2小时，加入所述交联剂和所述引发剂，吹氮气除氧，于62-68℃密封条件下进行所述聚合反应20-24小时，以便得到所述富集元件半成品；以及将所述富集元件半成品在索式富集器中用含8-12％乙酸的甲醇溶液进行洗脱处理，以便获得所述富集元件。

18、根据本发明的另一方面，本发明提供了一种富集元件。根据本发明的实施例，所述富集元件是利用前述的制备富集元件的方法制备得到的。由此，本发明实施例的富集元件涂层均衡，对全氟化合物吸附和富集作用的特异性好，吸附力强，并且，富集元件的洗脱液可用于液相色谱进行检测，也可以作为固定基底，通过电离离子化进行质谱检测，检测步骤简单，并且检测的背景噪音低，尤其适于环境样品和复杂食品基质样品中全氟化合物的富集和检测。

19、根据本发明的另一方面，本发明提供了一种检测装置。根据本发明的实施例，该检测装置包括前述的富集元件。本发明实施例的检测装置利用前述富集元件对全氟化合物吸附和富集作用的特异性好，吸附力强，并且，将富集元件的洗脱液用于液相色谱进行检测，或作为固定基底，通过电离离子化进行质谱检测，检测步骤简单，并且检测的背景噪音低，尤其适于环境样品和复杂食品基质样品中全氟化合物的富集和检测。

20、根据本发明的再一方面，本发明提供了一种对全氟化合物进行定性/定量检测的方法。根据本发明的实施例，所述方法是利用前述的富集元件或前述的检测装置进行的。由此，富集的特异性好，吸附力强，吸附速度快，尤其适于环境样品和复杂食品基质样品中全氟化合物的富集和检测。

21、根据本发明的实施例，所述全氟化合物为全氟辛酸(pfoa)或全氟辛烷磺酸(pfos)。

22、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种制备富集元件的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模板分子为全氟化合物，优选地，为全氟辛酸(pfoa)，

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基棒是由木材或竹材加工得到的，

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预聚合反应在震荡条件下进行的，时间为1-2小时，

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述预聚合反应前，进一步包括：

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包括：

7.一种富集元件，其特征在于，所述富集元件是利用权利要求1-6任一项所述的制备富集元件的方法制备得到的。

8.一种检测装置，其特征在于，包括权利要求7所述的富集元件。

9.一种对全氟化合物进行定性/定量检测的方法，其特征在于，所述方法是利用权利要求7所述的富集元件或权利要求8所述的检测装置进行的。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述全氟化合物为全氟辛酸(pfoa)或全氟辛烷磺酸(pfos)。

技术总结
本发明公开了全氟化合物特异性富集元件及其制备方法和应用，其中，制备富集元件的方法包括：提供非金属基棒；将氧化石墨烯粉末粘附在所述基棒的部分表面上，以便得到富集元件初品；将所述富集元件初品、模板分子、功能单体与致孔剂接触进行预聚合反应，以便得到预聚合混合体系；将所述预聚合混合体系中加入交联剂和引发剂，混合后在真空条件下进行聚合反应，以便得到富集元件中间体；以及将所述富集元件中间体进行洗脱处理，以便获得所述富集元件。该方法制备得到的富集元件涂层均衡，对全氟化合物吸附和富集作用的特异性好，吸附力强，并且，富集元件的洗脱液可用于液相色谱进行检测，也可以作为固定基底，通过电离离子化进行质谱检测。

技术研发人员：张峰,刘通,贺木易,姚美伊
受保护的技术使用者：中国检验检疫科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25