一種基于mil-101吸附劑的無紡布微固相萃取袋的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于MIL-101吸附劑的無紡布微固相萃取袋的制備方法。具體為以水熱法制備MIL-101多孔吸附材料，經(jīng)過充分的洗滌，凈化，活化后，采用熱粘合的方法，將其封裝于無紡布“口袋”中，制作成新型的微固相萃取裝置。本方法工藝簡單，容易操作。經(jīng)過吸附實(shí)驗(yàn)表明，本方法制備MIL-101多孔吸附劑結(jié)構(gòu)規(guī)則，孔容量大，微固相萃取袋吸附性能良好。此方法中，用于制備萃取袋的無紡布材料無任何限制，可根據(jù)研究需要及實(shí)際應(yīng)用采用經(jīng)過任何基團(tuán)修飾或改性的無紡布。
【專利說明】—種基于MIL-101吸附劑的無紡布微固相萃取袋的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微固相萃取袋的制備，這種裝置為封裝有新型吸附材料MIL-101的多孔無紡布萃取袋，該萃取袋采用熱粘合的方式進(jìn)行封裝，并以此發(fā)展一種新型的快速簡易的微固相萃取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]MIL-101是一類由金屬離子和有機(jī)配體通過自組裝作用形成的具有特殊籠狀結(jié)構(gòu)的剛性骨架多孔吸附材料。MIL-101具有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)，超大的比表面積(BET比表面積高達(dá)4500m2 / g)，良好的熱穩(wěn)定性和溶劑穩(wěn)定性等顯著優(yōu)點(diǎn)，因此，已被廣泛使用于樣品吸附領(lǐng)域。本發(fā)明采用MIL-101這種新型的多孔吸附材料作為吸附劑，來制備微固相萃取袋。
[0003]無紡布，是指非織造布，或叫不織布。是一種不需要紡紗織布而形成的織物，該織物只是將紡織短纖維或者長絲進(jìn)行定向或隨機(jī)撐列，形成纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，然后采用機(jī)械、熱粘或化學(xué)等方法加固而成。非織造布突破了傳統(tǒng)的紡織原理，具有工藝流程短、生產(chǎn)速度快，產(chǎn)量高、成本低、用途廣、原料來源多等特點(diǎn)，因此，近年來，無紡布紡織工業(yè)取得了極大的發(fā)展，截止1998年，全世界的無紡布消費(fèi)量已達(dá)到240萬噸。
[0004]微固相萃取技術(shù)是一種樣品預(yù)處理技術(shù)，這種方法具有消耗溶劑少，靈敏度高，易于實(shí)現(xiàn)自動化等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的固相萃取方法主要有以下三種萃取模式，第一種是采用商品化或?qū)嶒?yàn)室自主填裝的固相萃取柱進(jìn)行萃取，第二種是采用商品化的固相微萃取纖維進(jìn)行萃取，第三種是基質(zhì)分散固相萃取。
[0005]采用固相萃取柱進(jìn)行樣品萃取，需要將吸附材料填裝于塑料或玻璃柱中，常用的固相萃取柱的填料主要包括硅膠類填料，三氧化二鋁填料，佛羅里硅土 -硅酸鎂填料等。在吸附測定時，需要將樣品溶液傾倒于固相萃取柱中進(jìn)行吸附，待樣品溶液完全流干后，再采用大量的有機(jī)溶劑對吸附劑所吸附的組分進(jìn)行洗脫。因此，該固相萃取方法不僅吸附劑的使用量大，而且萃取過程中需要消耗大量有機(jī)溶劑，并不是一種綠色，環(huán)保的分析方法。與此同時由于液體流出速度較慢，該方法也比較耗時。
[0006]現(xiàn)有的商品化固相微萃取裝置主要由手柄和表面涂有固定相的熔融石英纖維萃取頭組成，通常熔融石英纖維隱藏于針頭內(nèi)，需要時可推動進(jìn)樣器推桿使石英纖維從針頭內(nèi)伸出。這種萃取頭都是將固定相涂層涂潰于石英纖維上作為萃取纖維，這些固定相涂層主要包括聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸酯、碳分子篩/乙烯基苯或碳分子篩/分子模板樹脂、聚乙二醇/聚二甲基硅氧烷。但是這類涂層都是通過光固化或者加熱方法將高聚物固定在石英纖維表面，所以機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性都較差。熔融石英纖維萃取頭經(jīng)常在針頭內(nèi)伸出和縮回，使涂層易斷裂剝落，并且石英纖維易折斷，這極大地限制了萃取頭的使用范圍及壽命。此外，商品化的固相微萃取纖維比較昂貴，一支纖維的價格通常在幾百到幾千元不等，使用成本比較高。
[0007]基質(zhì)分散固相萃取是直接將吸附劑浸泡在待測定的樣品溶液中，通過吸附劑萃取，富集待檢測組分。吸附過程結(jié)束后，采用離心機(jī)離心的方式將固體吸附劑同樣品溶液分離，隨后再采用特定極性的溶劑對吸附劑所吸附的組分進(jìn)行洗脫，并測定。該方法不需要制備或搭建任何萃取裝置，但在一次完整的萃取過程中，需要經(jīng)過多次離心，并在每次離心后需要通過超聲或震蕩的方式將固體吸附劑重新分散，因此在實(shí)際操作過程中，十分費(fèi)時費(fèi)力。
[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有方法和技術(shù)中存在的上述不足，提供一種新型的微固相萃取裝置，并提供該微固相萃取裝置的制備方法。因此，通過該裝置的發(fā)明和使用，既可以有效簡化萃取裝置的制備過程，在萃取過程中，有效減少有機(jī)溶劑的使用量，降低污染，同時能夠達(dá)到省時省力，實(shí)現(xiàn)對樣品的快速分析測定的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是:
[0010]以水熱法制備MIL-101多孔吸附材料，經(jīng)過充分的洗滌，凈化，活化后，采用熱粘合的方法，將其封裝于無紡布萃取袋中，制作成新型的微固相萃取裝置。
[0011]經(jīng)過吸附實(shí)驗(yàn)表明，本方法制備MIL-101多孔吸附劑結(jié)構(gòu)規(guī)則，孔容量大，微固相萃取袋吸附性能良好。
[0012]其中，多孔吸附材料MIL-101的水熱合成方法為:將0.325克硝酸鉻，0.410克對苯二甲酸溶解于20毫升高純水中，加入I毫升氫氟酸溶液，超聲10分鐘使其溶解后，將混合溶液置于35毫升聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，220°C反應(yīng)8小時。待反應(yīng)釜冷卻，采用水/乙醇溶液對所得到的金屬有機(jī)骨架吸附材料進(jìn)行洗滌，200°C烘干備用。
[0013]多孔無紡布萃取袋的制備方法:將多孔無紡布折成適當(dāng)?shù)拇笮。腥ザ嘤嗖糠?，采用電熱封口機(jī)將多孔無紡布的開口熱封，只剩下一個開口，用于填裝MIL-101多孔吸附劑。
[0014]基于MIL-101吸附材料的無紡布萃取袋的制備:稱取適量的金屬有機(jī)骨架吸附材料，并將其填裝于多孔無紡布萃取袋中，填裝結(jié)束后，采用電熱封口機(jī)將多孔無紡布萃取袋的開口端熱粘合。
[0015]MIL-101無紡布萃取袋的使用方法:使用前預(yù)先將上述萃取袋用特定極性的溶劑(如甲醇，水，正己烷等)洗凈，并烘干。在進(jìn)行微固相萃取實(shí)驗(yàn)時，將該萃取袋直接浸泡于待檢測的樣品溶液中，同時對樣品溶液進(jìn)行機(jī)械攪拌，使萃取袋中的金屬有機(jī)骨架吸附劑能夠與樣品溶液進(jìn)行充分的接觸，實(shí)現(xiàn)對待測目標(biāo)組分的吸附。吸附過程結(jié)束后，將萃取袋用鑷子取出，用濾紙將表面的液體吸干，而后將其浸泡于若干毫升的溶劑中(如甲醇，水，正己烷等)，對目標(biāo)物進(jìn)行洗脫。洗脫液可以直接進(jìn)行測定(氣相色譜法，液相色譜法，光譜分析法等)，確定目標(biāo)組分的含量。
[0016]本發(fā)明中，用于制備萃取袋的無紡布材料無任何限制，因此，可根據(jù)研究需要及實(shí)際應(yīng)用采用經(jīng)過任何基團(tuán)修飾或改性的無紡布，并通過類似的方法，可以制備出其他無紡布包覆MIL-101吸附劑的微固相萃取袋。
[0017]采用本發(fā)明的方法所制備出的固相微萃取袋不僅制作過程簡單，制作和使用成本得以降低，并且在使用的過程中，也無須離心機(jī)、渦旋混合儀、振蕩器等昂貴實(shí)驗(yàn)器材，吸附和解吸過程所消耗的溶劑量更小，因此，既可以節(jié)約了一定的設(shè)備成本，時間成本和人力成本，同時也能減少實(shí)驗(yàn)廢液對環(huán)境的污染?！揪唧w實(shí)施方式】
[0018]為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。
[0019]實(shí)施例:
[0020]以水熱法制備的MIL-101多孔吸附材料，采用熱粘合的方法，將其封裝于無紡布萃取袋中，制作成新型的微固相萃取裝置:
[0021]多孔吸附材料MIL-101的水熱合成方法為:將0.325克硝酸鉻，0.410克對苯二甲酸溶解于20毫升高純水中，加入I毫升氫氟酸溶液，超聲10分鐘使其溶解后，將混合溶液置于35毫升聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，220°C反應(yīng)8小時。待反應(yīng)釜冷卻，采用水/ L醇溶液對所得到的金屬有機(jī)骨架吸附材料進(jìn)行洗滌，200°C烘干備用。
[0022]將多孔無紡布折成適當(dāng)?shù)拇笮。⑶腥ザ嘤嗖糠?。采用電熱封口機(jī)將多孔無紡布的開口熱粘合至只剩下一個開口。稱取0.5mg水熱法制備的MIL-101多孔吸附材料，并將其填裝于無紡布“口袋”中，并將開口端采用同樣的方法進(jìn)行熱粘合，即得到了一種新型的基于MIL-101吸附劑的無紡布微固相萃取袋。
【權(quán)利要求】
1.一種MIL-1Ol吸附劑，其特征在于:它是采用水熱法制備得到的綠色固體顆粒，并且此固體顆粒需先用蒸餾水反復(fù)清洗，以除去未反應(yīng)的金屬鹽，再用乙醇反復(fù)清洗，除去未反應(yīng)的對苯二甲酸。
2.一種高比表面積、良好吸附特性的MIL-1Ol吸附劑，其特征在于:將權(quán)利要求1所述的MIL-101吸附劑浸潰到熱乙醇溶液中，攪拌數(shù)小時，超聲數(shù)小時，之后離心，200°C高溫焙燒數(shù)小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高比表面積、良好吸附特性的MIL-101吸附劑的凈化方法，其特征在于:所述的超聲步驟為低能超聲。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MIL-101吸附劑制備的固相萃取袋，其特征在于:所述的無紡布材料無任何限制，可根據(jù)實(shí)際需要及應(yīng)用領(lǐng)域選擇經(jīng)過任何基團(tuán)修飾或改性的無紡布。
【文檔編號】B01J20/282GK103611510SQ201310673614
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】常娜 申請人:天津工業(yè)大學(xué)