论文部分内容阅读
固相微萃取技术(Solid-phase microextraction,SPME)分析时间短、所需样品量小、操作简便,可与气相色谱、液相色谱等色谱仪器联用,是环境样品分析中倍受青睐的一种无溶剂样品前处理技术。现有的商品化SPME萃取纤维由于大多采用物理浸渍法制备,涂层与熔融石英基体纤维之间结合不牢,从而使得其机械性能以及物理化学稳定性较差,使用寿命短、价格高。研制稳定性好、萃取性能高、成本低的新型固相微萃取纤维一直是SPME技术发展的热点之一。其中,导电高分子聚苯胺作为固相微萃取涂层近年来受到较多的关注。它具有以下优点:(1)采用金属丝代替熔融石英作为基体,其机械强度大为提高;(2)采用电化学合成法,该法采用电化学工作站控制,操作简便,具有良好的制备重现性;(3)涂层形貌、结构多变,可通过控制电化学方法(如循环伏安、恒电位等)、掺杂功能基团、使用功能单体等方法制备不同性质的涂层。 本论文采用电化学沉积法(electrochemical deposition method)制备了三种基于聚苯胺为涂层、以不锈钢丝为载体的固相微萃取纤维。采用电子扫描电镜(scanningelectron microscopy, SEM)、热重分析(thermogravimetric analysis,TG)、电子能谱仪(electron dispersive spectrometer, EDS)等对涂层进行了表征。结合气相色谱,建立了苯系物、多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)、多环芳烃(polycyclicaromatic hydrocarbons,PAHs)、酚类、多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)等物质的分析方法。主要研究内容和结果如下: (1)将传统的硫酸掺杂聚苯胺固相微萃取涂层用于苯系物测定,研究其对于挥发性有机物测定的可行性。采用正交试验法优化萃取条件,优化所得条件基本与报道的单因素优化条件一致,说明该方法适宜于固相微萃取条件优化。 (2)首次制备了三氟乙酸掺杂聚苯胺的固相微萃取涂层,结合气相色谱-电子捕获检测器(Gas chromatography-Electron capture detector,GC-μECD)建立了多氯联苯的测定方法。结果表明,该涂层对多氯联苯化合物有很好的萃取效率,其富集倍数远高于传统的硫酸掺杂聚苯胺以及聚噻吩涂层,可与商品化30μm PDMS纤维相媲美。纤维机械强度高,涂层不易脱落,此外,可能由于氟元素的存在而使热稳定性亦大为提高。所建立的方法灵敏度高、检测限低至ng/L级,线性范围宽(三个数量级),可满足实际环境样品痕量分析的要求。此外,研究了涂层厚度与萃取效率之间的关系,结果表明,增加涂层厚度可提高萃取效率,将其用于多环芳烃测定,结果令人满意。 (3)首次制备了全氟辛磺酸掺杂聚苯胺固相微萃取涂层,该纤维萃取效率进一步得到提高,对多溴联苯醚的萃取效率与商品化100μm PDMS纤维相当,而对于酚类其萃取效率优于商用85μm PA纤维,但对于小分子挥发性物质则萃取能力较差。采用全因子设计对影响多溴联苯醚和酚类的萃取条件进行了优化,建立了多溴联苯醚的GC-μECD方法,检测限低至ng/L水平。 因此,聚苯胺导电高分子可通过改性提高其作为固相微萃取涂层的物理化学性能。采用三氟乙酸掺杂的聚苯胺,萃取效率得到较大提高,热稳定性大为提高;采用全氟辛磺酸掺杂聚苯胺固相微萃取涂层,萃取效率进一步提高,对弱极性和极性较大的涂层均有很好的萃取效果。综上所述,采用电化学沉积法制备基于聚苯胺的固相微萃取涂层,用于环境有机污染的测定具有可行性。