本發(fā)明屬于環(huán)境檢測領域，更具體地，涉及一種利用固相微萃取與氣相色譜質譜聯(lián)用技術檢測水體中酞酸酯的方法。

背景技術：

酞酸酯，又稱鄰苯二甲酸酯，是鄰苯二甲酸形成的酯的統(tǒng)稱。主要用作塑料改性添加劑的酞酸酯類化合物，是一類具有致癌性、致突變性、致畸性、生殖毒性、神經(jīng)毒性、內分泌干擾性的環(huán)境激素，也是公認的全球優(yōu)先控制有毒污染物之一。近年來，隨著塑料制品的廣泛生產(chǎn)和使用，我國的一些江河湖泊、水庫、飲用水、和底泥中已呈現(xiàn)出酞酸酯類化合物污染。因此有必要建立相關檢測方法實現(xiàn)對水體中的酞酸酯進行檢測。

酞酸酯的測定方法在早期主要有比色法、滴定法和分光光度法等，但這些方法的靈敏度低，選擇性差。目前，一些儀器分析技術被應用于酞酸酯檢測，如氣相色譜法(GC)、高效液相色譜法(HPLC)、氣相色譜-質譜聯(lián)用法(GC-MS)和液相色譜-質譜聯(lián)用法(LC-MS)等。盡管儀器分析法的靈敏度和精密度得到提高，但是它們普遍存在著樣品前處理復雜、效率低、耗時長、需要消耗大量有機溶劑等缺點，既易造成對實驗人員的傷害，同時也不能滿足快速先進分析技術的要求，極大阻礙了酞酸酯污染物普查的進行。

固相微萃取作為一種新型的前處理技術以其優(yōu)異的性能和可控的操作性越來越受到人們的關注。固相微萃取集萃取、濃縮、進樣于一體，簡單、快速，無需常規(guī)檢測時所需有機溶劑，是一種全新的環(huán)保友好型樣品前處理技術。目前，使用固相微萃取技術檢測環(huán)境水體中的酞酸酯已有報道，如吳明紅等使用固相微萃取-氣相色譜質譜檢測水體中的6種酞酸酯，然而其使用萃取纖維為Supelco公司的商品化萃取纖維，價格高昂，且由于并非專門針對酞酸酯設計，萃取效果一般。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種利用固相微萃取與氣相色譜質譜聯(lián)用技術檢測水體中酞酸酯的方法，該方法具有測定準確、簡單快速、靈敏度高、綠色環(huán)保、成本低廉、重復性好等優(yōu)點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種利用固相微萃取與氣相色譜質譜聯(lián)用技術檢測水體中酞酸酯的方法，包括如下步驟：

(1)采用層層自組裝技術制備多壁碳納米管/聚苯乙烯核殼微球作為固相微萃取探針涂層；

(2)將步驟(1)制備得到的多壁碳納米管/聚苯乙烯核殼微球粘附到探針上進行老化處理；

(3)將步驟(2)中老化后的探針浸入待測水樣中進行吸附；

(4)將步驟(3)吸附完成后的探針直接進樣解析，利用氣相色譜質譜聯(lián)用技術測定待測水樣中的酞酸酯。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中多壁碳納米管/聚苯乙烯核殼微球制備方法具體步驟如下：

(a)將聚苯乙烯微球置于聚二烯丙基二甲基氯化銨中進行攪拌，離心水洗；

(b)將經(jīng)步驟(a)處理得到的聚苯乙烯微球置于聚苯乙烯磺酸鈉中進行攪拌，離心水洗；

(c)在經(jīng)步聚(b)處理得到的聚苯乙烯微球上進行羧基化碳納米管與聚二烯丙基二甲基氯化銨交替組裝。

優(yōu)選的，所述步驟(a)中聚苯乙烯微球平均直徑為3μm，所述聚苯乙烯微球與聚二烯丙基二甲基氯化銨的質量體積比為10mg：3ml；聚二烯丙基二甲基氯化銨的溶液濃度為2mg/ml，M_w為400000～500000；所述步驟(a)中攪拌處理時間為1～3h，進一步優(yōu)選的，所述攪拌處理時間為2h；

優(yōu)選的，所述步驟(b)中聚苯乙烯磺酸鈉的溶液濃度為2mg/ml，M_w為70000；所述聚苯乙烯磺酸鈉與所述步驟(a)中聚二烯丙基二甲基氯化銨的溶液體積比為1:1；所述步驟(b)中攪拌處理時間為1～3h，進一步優(yōu)選的，所述攪拌處理時間為2h；

優(yōu)選的，所述步驟(c)中羧基化碳納米管的溶液濃度為1mg/ml，聚二烯丙基二甲基氯化銨的溶液濃度為2mg/ml，M_w為400000～500000；組裝層數(shù)為3～8層，進一步優(yōu)選的，所述組裝層數(shù)為5層。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中老化處理條件為：處理溫度為280℃，處理時間為1～4h，進一步優(yōu)選的，所述處理時間為2h；

優(yōu)選的，所述步驟(3)中，待測水樣為經(jīng)過濾去除水體懸浮物的樣品；吸附處理條件為：待測水樣攪拌速度為500～1000rpm，進一步優(yōu)選為985rpm；吸附處理時間為0.5～4h，優(yōu)選為1h；

優(yōu)選的，所述步驟(4)中解析條件為：解析溫度為280℃，解析時間為5min；

優(yōu)選的，所述步驟(4)中氣相色譜質譜聯(lián)用技術測定待測水樣中的酞酸酯，檢測條件為：色譜柱：HP-5MS(30m×0.25mm×0.25μm)。升溫程序：初始溫度60℃，保持1min，以20℃/min的速度升溫至220℃，保持1min；再以5℃/min的速度升至280℃，保持4min；載氣：氦氣，流速：1ml/min；質譜選用EI做離子源，采用MRM模式。

本發(fā)明還提供了上述方法在檢測水體中酞酸酯方面的應用。

碳納米管因其具有較大的比表面積和吸附能力，是性能優(yōu)良的預富集材料，然而由于其是由多個處于芳香不定域系統(tǒng)中的碳原子組成的大分子，且?guī)缀醪蝗苡谌魏稳軇?，在溶液中易聚集成束，大大限制了其應用。本發(fā)明首次采用層層自組裝技術制備多壁碳納米管/聚苯乙烯核殼微球作為固相微萃取探針涂層，利用微球的三維立體結構大大增加多壁碳納米管和目標吸附物酞酸酯的接觸面積，顯著提高了吸附倍數(shù)同時有效降低了檢出限；同時申請人發(fā)現(xiàn)在微球組裝過程中形成的氨鹽結構與酞酸酯中的酯基作用力明顯增強，因此顯著提高了對酞酸酯的吸附選擇性和吸附倍數(shù)，同時解吸完成后的探針經(jīng)老化后可以重復循環(huán)使用。所述探針配合使用氣相色譜質譜聯(lián)用技術測定水體中的酞酸酯，經(jīng)方法學驗證結果表明，使用本發(fā)明所述方法對水體中的酞酸酯的線性檢測范圍為0.001～5ng/ml，且線性良好，線性相關系數(shù)R為0.9964-0.9999，加標回收率為74.8％-103.8％，相對標準偏差為5.8％-9.21％，檢出限為0.0012-0.018ng/ml，富集因子為738-2347，在480℃依然保持良好的熱穩(wěn)定性。

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的缺陷和條件的限制，對樣品前處理方法和儀器檢測條件進行了優(yōu)化，與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明樣品前處理流程簡單，大大縮短了測試樣品的檢測時間，降低了分析成本，本發(fā)明采用固相微萃取作為前處理技術，避免使用有機溶劑，縮短了前處理時間，使實驗操作更加簡便、快捷，同時采用自行設計制備的多壁碳納米管/聚苯乙烯核殼微球作為固相微萃取探針涂層，其具有吸附量大，熱穩(wěn)定性好，不易脫落，可反復使用，使用壽命長，成本低廉等優(yōu)點；

本發(fā)明所述方法具有測定準確、操作簡單方便、快速準確、靈敏度高、綠色環(huán)保、重復性好，可滿足對環(huán)境水體樣品進行快速檢測的需要。

附圖說明

圖1為通過層層自組裝技術制備得到的多壁碳納米管/聚苯乙烯核殼微球電鏡圖；

圖2為組裝于探針上的多壁碳納米管/聚苯乙烯核殼微球吸附涂層電鏡圖。

具體實施方式

結合實施例對本發(fā)明作進一步的說明，應該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對其內容進行限定。

實施例1固相微萃取探針的制備

(1)將100mg聚苯乙烯微球置于30ml聚二烯丙基二甲基氯化銨(2mg/ml,M_w400000～500000)中攪拌2小時，離心水洗；

(2)將步驟(1)處理得到的聚苯乙烯微球置于30ml聚苯乙烯磺酸鈉(2mg/ml，M_w為70000)中攪拌2小時，離心水洗；

(3)在經(jīng)步驟(2)處理得到的聚苯乙烯微球上進行羧基化碳納米管(溶液濃度為1mg/ml)與聚二烯丙基二甲基氯化銨(溶液濃度為2mg/ml，M_w為400000～500000)交替組裝5層得多壁碳納米管/聚苯乙烯核殼微球，將所述多壁碳納米管/聚苯乙烯核殼微球粘附于探針上作為探針涂層得固相微萃取探針。

實施例2固相微萃取探針的制備

(1)將50mg聚苯乙烯微球置于15ml聚二烯丙基二甲基氯化銨(2mg/ml,M_w400000～500000)中攪拌1小時，離心水洗；

(2)將步驟(1)處理得到的聚苯乙烯微球置于15ml聚苯乙烯磺酸鈉(2mg/ml，M_w為70000)中攪拌3小時，離心水洗；

(3)在經(jīng)步驟(2)處理聚苯乙烯微球上進行羧基化碳納米管(溶液濃度為1mg/ml)與聚二烯丙基二甲基氯化銨(溶液濃度為2mg/ml，M_w為400000～500000)交替組裝8層得多壁碳納米管/聚苯乙烯核殼微球，將所述多壁碳納米管/聚苯乙烯核殼微球粘附于探針上作為探針涂層得固相微萃取探針。

實施例3固相微萃取探針的制備

(1)將100mg聚苯乙烯微球置于30ml聚二烯丙基二甲基氯化銨(2mg/ml,M_w400000～500000)中攪拌3小時，離心水洗；

(2)將步驟(1)處理得到的聚苯乙烯微球置于30ml聚苯乙烯磺酸鈉(2mg/ml，M_w為70000)中攪拌1小時，離心水洗；

(3)在經(jīng)步驟(2)處理得到聚苯乙烯微球上進行羧基化碳納米管(溶液濃度為1mg/ml)與聚二烯丙基二甲基氯化銨(溶液濃度為2mg/ml，M_w為400000～500000)交替組裝3層得多壁碳納米管/聚苯乙烯核殼微球，將所述多壁碳納米管/聚苯乙烯核殼微球粘附于探針上作為探針涂層得固相微萃取探針。

實施例4水體中酞酸酯的檢測

(1)將實施例1制備得到的固相微萃取探針進行老化處理，老化處理溫度為280℃，老化處理時間為2h；

(2)對待測水樣進行過濾去除水體懸浮物，將步驟(1)中老化后的探針浸入去除水體懸浮物后的待測水樣中進行吸附處理，吸附處理條件為：待測水樣攪拌速度為985rpm；吸附處理時間為1h；

(3)將步驟(2)中吸附完成后的探針直接進樣解析：解析溫度為280℃，解析時間為5min，利用氣相色譜質譜聯(lián)用技術測定待測水樣中的酞酸酯，檢測條件為：色譜柱：HP-5MS(30m×0.25mm×0.25μm)。升溫程序：初始溫度60℃，保持1min，以20℃/min的速度升溫至220℃，保持1min；再以5℃/min的速度升至280℃，保持4min；載氣：氦氣，流速：1ml/min；質譜選用EI做離子源，采用MRM模式。

取某一水龍頭水、桶裝水(普利斯牌)及某一池塘水按上述方法對酞酸酯進行檢測，檢測結果如下：

水龍頭水：鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)42.1ng/L，其余種類酞酸酯未檢出；

普利斯桶裝水：鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)45.3ng/L，鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)55.7ng/L，其余種類酞酸酯未檢出；

池塘水：鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)37.6ng/L，鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)60.3ng/L，其余種類酞酸酯未檢出。

實施例5水體中酞酸酯的檢測

(1)將實施例2制備得到的固相微萃取探針進行老化處理，老化處理溫度為280℃，老化處理時間為1h；

(2)對待測水樣進行過濾去除水體懸浮物，將步驟(1)中老化后的探針浸入去除水體懸浮物后的待測水樣中進行吸附處理，吸附處理條件為：待測水樣攪拌速度為1000rpm；吸附處理時間為4h；

(3)將步驟(2)中吸附完成后的探針直接進樣解析：解析溫度為280℃，解析時間為5min，利用氣相色譜質譜聯(lián)用技術測定待測水樣中的酞酸酯，檢測條件為：色譜柱：HP-5MS(30m×0.25mm×0.25μm)。升溫程序：初始溫度60℃，保持1min，以20℃/min的速度升溫至220℃，保持1min；再以5℃/min的速度升至280℃，保持4min；載氣：氦氣，流速：1ml/min；質譜選用EI做離子源，采用MRM模式。

取實施例4中同一水龍頭水、同一桶裝水(普利斯牌)及同一池塘水按上述方法對酞酸酯進行檢測，檢測結果如下：

水龍頭水：鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)42.4ng/L，其余種類酞酸酯未檢出；

普利斯桶裝水：鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)45.1ng/L，鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)54.9ng/L，其余種類酞酸酯未檢出；

池塘水：鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)38.2ng/L，鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)60.5ng/L，其余種類酞酸酯未檢出。

實施例6水體中酞酸酯的檢測

(1)將實施例3制備得到的固相微萃取探針進行老化處理，老化處理溫度為280℃，老化處理時間為4h；

(2)對待測水樣進行過濾去除水體懸浮物，將步驟(1)中老化后的探針浸入去除水體懸浮物后的待測水樣中進行吸附處理，吸附處理條件為：待測水樣攪拌速度為500rpm；吸附處理時間為30min；

(3)將步驟(2)中吸附完成后的探針直接進樣解析：解析溫度為280℃，解析時間為5min，利用氣相色譜質譜聯(lián)用技術測定待測水樣中的酞酸酯，檢測條件為：色譜柱：HP-5MS(30m×0.25mm×0.25μm)。升溫程序：初始溫度60℃，保持1min，以20℃/min的速度升溫至220℃，保持1min；再以5℃/min的速度升至280℃，保持4min；載氣：氦氣，流速：1ml/min；質譜選用EI做離子源，采用MRM模式。

取實施例4中同一水龍頭水、同一桶裝水(普利斯牌)及同一池塘水按上述方法對酞酸酯進行檢測，檢測結果如下：

水龍頭水：鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)42.8ng/L，其余種類酞酸酯未檢出；

普利斯桶裝水：鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)45.1ng/L，鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)55.2ng/L，其余種類酞酸酯未檢出；

池塘水：鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)37.4ng/L，鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)60.9ng/L，其余種類酞酸酯未檢出。

方法學考察：在本研究優(yōu)化的測定條件下，對該方法探針熱穩(wěn)定性、酞酸酯富集系數(shù)、線性相關系數(shù)、檢出限、加標回收率及相對標準偏差進行了考察，試驗結果表明，探針在480℃依然保持良好的熱穩(wěn)定性，碳酸酯富集因子為738-2347，使用本發(fā)明所述方法對水體中的酞酸酯的線性檢測范圍為0.001～5ng/ml，且線性良好，線性相關系數(shù)為R為0.9964-0.9999，加標回收率為74.8％-103.8％，相對標準偏差為5.8％-9.21％，檢出限為0.0012-0.018ng/ml，以上數(shù)據(jù)說明，該方法具有較好的精密度、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，可以用于對水體中酞酸酯成分的準確測定。

上述雖然結合實施例對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內。