共价有机框架材料结合磁固相萃取技术检测食品中的有机污染物

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种类复杂的有机污染物越来越多的进入环境和食品中。这些污染物大都具有很长的半衰期、远距离迁移性、食物网聚集性和高毒性的特点,会通过食物链累积或者直接皮肤接触对人体造成不同程度的危害。因此对食品中有机污染物的监测和控制一直是食品安全领域研究的焦点。由于它们在食品中的低浓度以及食品基质的复杂性,很难直接应用现代技术检测进行分析。因此对食品复杂基质的前处理和痕量有机污染物的富集分析尤为重要。本次研究使用三种基于共价有机框架材料的磁性纳米材料:磁性共价有机框架和金属有机框架复合材料(Fe3O4@TAPB-COF@ZIF-8)、磁性共价有机框架材料(Fe3O4@Si O2@COF-V和Fe3O4@Si O2@COF-TAPB-BPDA),将它们用作磁固相萃取吸附剂,分别建立了检测食品中双酚类化合物、多溴联苯醚类有机污染物和有机磷类农药残留的分析方法。与此同时探究了不同的功能性磁性吸附剂对不同类型的有机污染物的吸附机理。本文主要结果如下:(1)开发了由共价有机框架和金属有机框架组成的新型多孔复合材料(Fe3O4@TAPB-COF@ZIF-8)作为磁固相萃取吸附剂应用于功能性饮料中双酚类化合物的萃取。实验中通过扫描电镜、傅立叶变换红外光谱、粉末X射线衍射和震动样品磁强计进行了表征。对磁固相萃取中的相关参数如萃取时间、样品p H、吸附剂量和离子强度进行了单因素实验优化以获得最佳提取条件。在优化的MSPE条件下,建立了方便、灵敏的高效液相色谱分析方法。该方法实现了低检测限(0.04-0.05 ng·m L-1)、宽线性范围(0.25-1000 ng·m L-1)、良好的重复性(1.20-4.30%)、良好的重现性(1.34-4.03%)和令人满意的回收率(66.2-116.6%)。该新型复合材料成功应用于塑料包装的功能性饮料中痕量双酚类化合物的灵敏分析。(2)在室温下合成了新型核壳结构的磁性共价有机框架材料(Fe3O4@Si O2@COF-V)作为磁性吸附剂用于磁固相萃取饮用水和牛奶中的痕量多溴联苯醚类有机污染物。制备的材料通过透射电子显微镜,傅里叶变换红外光谱,粉末X射线衍射,振动磁强计和X射线光电子能谱进行了表征。实验过程中,对萃取过程和解析过程进行了优化。在最佳实验条件下结合气相色谱串联质谱(GC-NCI/MS)对水和牛奶中的多溴联苯醚类持久性有机污染物进行了定性定量分析。实验结果显示该方法具有高富集因子(275-292)、低检测限(0.12-0.38 ng·L-1)、宽线性范围(0.5-1000 ng·L-1)和良好的重复性(日内:1.40-4.31%和在日间:5.14-9.12%)。该方法成功应用于水和牛奶中多溴联苯醚类持久性有机污染物的分析和检测。(3)室温下快速完成(1,3,5-三(4-氨基苯基)苯(TAPB)和4,4-联苯二甲醛(BPDA)缩合制成的新型磁性核-壳共价有机框架材料(Fe3O4@Si O2@COF-TAPB-BPDA)作为吸附剂用于选择性萃取果汁饮料中五种有机磷农药(OPPs)。应用透射电子显微镜,傅里叶变换红外光谱,粉末X射线衍射,振动磁力计和X射线光电子能谱对其进行了表征,揭示了吸附剂的结构和性质,证明了磁性纳米材料的成功合成。然后,通过磁固相萃取结合气相色谱串联质谱(GC-MS)技术对OPPs进行定性和定量分析。优化了影响萃取效率和解析效率的相关参数,在优化的实验参数条件下,所建立的方法表现出低检出限(0.002-0.015μg·L-1)、良好的重现性(1.45-6.14%)、宽线性范围(0.01-1μg·L-1,R≥0.9935)和满意的回收率(87.3-110.4%)的优点。这些结果证明了制备的Fe3O4@Si O2@COF-TAPB-BPDA结合MSPE技术与GC-MS/MS联用具有痕量分析食品中痕量OPPs的独特优势。
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