一种巯基改性螺旋搅拌棒及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种实验器械，尤其涉及一种巯基改性螺旋搅拌棒及其制备方法和应用。

背景技术：

搅拌棒吸附萃取技术(sbse)(baltussene.,sandrap.,davidf.,cramersc.journalofmicrocolumnseparations,1999,11(10):737-747)是在1999年由baltussen首次提出的新型绿色微型化样品前处理技术，该技术是由固相微萃取技术(spme)发展而来，利用萃取涂层对目标分析物的吸附亲和力或待测物在两相间的分配系数不同实现分离富集目标分析物的目的。sbse兼具spme回收率高、重现性好、灵敏度高等优点，在食品、环境以及生物样品等领域已有广泛应用，与spme相比sbse能够避免搅拌磁子与萃取涂层对目标分析物的竞争吸附，同时增加了萃取涂层的体积可以提高吸附容量，作为新型微型化的样品前处理技术在分析化学领域展现出广阔的应用前景。

由于涂层种类和制备技术的限制，sbse技术在无机金属离子分析检测领域发展缓慢，因此，选择合适的萃取涂层及制备方式用于萃取富集痕量金属离子对sbse在无机金属离子检测领域的发展有重要意义。

技术实现要素：

为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种巯基改性螺旋搅拌棒及其制备方法和应用。

本发明的技术方案如下：

一种巯基改性螺旋搅拌棒，包括不锈钢弹簧状载体和涂覆在所述弹簧状载体表面的巯基改性吸附萃取涂层，所述巯基改性吸附萃取涂层采用巯基改性纳米金膜材料。

优选的，所述不锈钢弹簧状载体采用不锈钢钢丝制作。

优选地，所述不锈钢丝直径为0.2mm。

优选地，所述弹簧状载体的外径为2mm，长度为10mm。

本发明还提供了一种巯基改性螺旋搅拌棒的制备方法，包括如下步骤：

(1)将一定尺寸的不锈钢弹簧状载体用乙醇超声清洗除去其表面杂质；

(2)在所述不锈钢弹簧状载体表面通过喷金的方式涂覆纳米金膜；

(3)室温下，将涂覆纳米金膜的所述不锈钢弹簧状载体置于溶于乙醇的双巯基乙二硫醇试剂中，利用纳米金膜与巯基之间较强的亲和作用将双巯基乙二硫醇化学改性在所述不锈钢弹簧状载体表面；

(4)取出改性后不锈钢弹簧状载体，用乙醇溶剂清洗干净，室温晾干。

进一步地，所述双巯基乙二硫醇试剂设置有不同浓度梯度，以进行多次疏基改性。

进一步地，所述巯基改性螺旋搅拌棒在痕量金属离子分析检测中的应用。

本发明选用不锈钢钢丝的弹簧状载体作为搅拌棒吸附萃取的载体材料。不锈钢钢丝弹簧作为载体具有价格低廉、制备简单强度较高不易折断等优点，而且不锈钢钢丝弹簧搅拌棒无需载体制备过程。与在玻璃搅拌棒制备巯基涂层的方式相比，在不锈钢钢丝弹簧上改性巯基试剂更加简单便捷，且制备重现性好。

本发明易于制备均匀致密的纳米金薄膜，进而进行巯基改性，涂层稳定性好，且可以利用浓度梯度进行巯基试剂的重复改性，实现一次喷金、多次巯基改性，从而简化实验操作、降低实验成本、拓展其在无机金属离子分析中应用。此外，弹簧结构保护并避免了涂层与萃取瓶壁的摩擦损失，大大延长了涂层使用寿命。

本发明具有制备简单、环境友好、萃取效率高、机械性能好、可重复改性等优点。

附图说明

图1为本发明中弹簧载体涂覆前的结构示意图；

图2为本发明中弹簧载体涂覆后的结构示意图；

图3为本发明的截面示意图；

图4为本发明在不同ph条件下对不同金属离子吸附情况示意图；

图5为本发明改性前后ph吸附行为对比图，5a为改性前吸附图，5b为改性后吸附图；

图6为本发明二次改性后ph吸附行为图；

其中：1不锈钢弹簧状载体，2巯基改性吸附萃取涂层。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。

如图1、2、3一种巯基改性螺旋搅拌棒，包括条状体螺旋弯曲形成若干个圈的不锈钢弹簧状载体1和涂覆在所述不锈钢弹簧状载体1表面的巯基改性吸附萃取涂层2，所述巯基改性吸附萃取涂层2使用经过疏基改性的材料制作，作为优选地，所述巯基改性吸附萃取涂层2使用疏基改性纳米金膜材料制作。同时，作为优选地所述不锈钢弹簧状载体1的材料为不锈钢钢丝，在本实施例中所述钢丝的直径选用0.2mm。作为优选地，在本实施例中，所述不锈钢弹簧状载体1的螺旋外径为2mm，长度为10mm。

本发明还包括一种巯基改性螺旋搅拌棒的制备方法，包括如下步骤：

(1)将一定尺寸的不锈钢弹簧状载体1用乙醇超声清洗除去其表面杂质；

(2)在所述不锈钢弹簧状载体1表面通过喷金的方式涂覆纳米金膜；

(3)室温下，将涂覆纳米金膜的所述不锈钢弹簧状载体1置于溶于乙醇的双巯基乙二硫醇试剂中，利用纳米金膜与巯基之间较强的亲和作用将双巯基乙二硫醇化学改性在所述不锈钢弹簧状载体1表面；

(4)取出改性后不锈钢弹簧状载体1，用乙醇溶剂清洗干净，室温晾干。

如图4，本发明对一定量环境水样进行检测分析，以验证本发明在痕量金属离子分析检测中的应用，所选用水样分别为长江武昌段水样以及东湖湖水水样，验证方法采用gsbz50009-88标准环境水样验证方法，实验条件在sbse-icp-ms分析下进行。

本发明选择了所述水样中几种金属离子作为观察对象，并考察了巯基改性后本发明在不同ph条件下的吸附行为，可以看到考察的几种金属离子在ph8-9时吸附较好，hg、pb、la的吸附效率可以达到70％以上，nd、bi、cu的吸附效率在40-60％，而cd的吸附效率较低。

如图5a、5b，本发明对乙二硫醇改性前后的螺旋搅拌棒进行ph吸附性能考察，改性后的螺旋搅拌棒在ph5以后对cu、hg、pb达到吸附平衡，对比可知，改性后的本发明能够在较低ph情况下实现对金属离子的快速吸附平衡，由此证明乙二硫醇改性成功。

如图6，由于巯基基团易氧化变质，为了实现本发明的重复使用，实验中将氧化的巯基改性螺旋搅拌棒重复置于乙二硫醇试剂中进行改性再生，利用浓度梯度实现乙二硫醇以旧换新。对再生后的巯基改性螺旋搅拌棒的ph吸附行为进行了考察，可以看到其结果与首次巯基改性的螺旋搅拌棒一致，说明一次喷金多次巯基改性的螺旋搅拌棒制备是可以重现的。

本发明将纳米金薄膜改性与不锈钢弹簧载体相结合制备得到巯基改性螺旋搅拌棒，其制备方法简单、环境友好、涂层均匀，并且具有比经典玻璃搅拌棒更高的萃取效率和更好的机械性能，可以通过巯基对重金属离子有较强的亲和作用，实现对痕量金属离子的分析检测，有实际应用价值。

技术特征：

技术总结
一种巯基改性螺旋搅拌棒，包括条状体螺旋弯曲形成若干个圈的不锈钢弹簧状载体和涂覆在所述弹簧状载体表面的巯基改性纳米金膜吸附萃取涂层。将一定尺寸的弹簧状载体用乙醇超声清洗除去其表面杂质并在弹簧状载体表面通过喷金的方式涂覆纳米金膜；在室温下，将涂覆纳米金膜的所述弹簧状载体置于溶于乙醇的双巯基乙二硫醇试剂中，利用纳米金膜与巯基之间较强的亲和作用将双巯基乙二硫醇化学改性在所述弹簧状载体表面。从而利用改性后的双巯基乙二硫醇对金属离子的吸附作用进行水体检测。本发明具有制备简单、环境友好、萃取效率高、机械性能好、可重复改性等优点。

技术研发人员：范文莹;李欢欢;刘传菊;王杰;石娟
受保护的技术使用者：湖北文理学院
技术研发日：2018.10.29
技术公布日：2019.02.01