有机基团修饰的磁性纳米材料在复杂环境水样品分析中的应用研究

针对大体积复杂环境水样品固相萃取中存在萃取效率低、耗时长和天然有机质干扰的问题，提出了基于有机基团修饰的磁性纳米固相萃取的新设想。磁性纳米材料萃取容量高，磁性分离提高了大体积样品的前处理速度；并通过有机基团修饰赋予材料能够适应于天然有机质高的水体固相萃取的性质。本项目拟制备半胶束/吸附胶束和生物质包覆反相修饰的两种磁性纳米固相萃取剂，建立基于快速萃取平衡和磁性固液分离的复杂环境水样品前处理方法，实现对富营养湖泊水体、城市污水、孔隙水等复杂环境水样中微量疏水性有机污染物的高效、灵敏、快速分析。利用课题组已分离获得的6种天然有机质中常见有机组分，考察天然有机质对有机污染物分离富集的影响，探讨萃取剂对腐殖酸等有机质的屏蔽和对小分子污染物富集萃取机理。该项目对复杂环境水样品前处理及有机污染物在水体中的环境行为研究具有一定的借鉴价值。

环境水样品的前处理是准确有效地分析测定复杂环境水样品低含量有机污染物的关键和难点。目前，适用于复杂环境水样品前处理的固相萃取剂种类较少，大体积水样品处理耗时较长，抗天然有机质干扰能力较差。本研究针对大体积复杂环境水样品固相萃取中存在萃取效率低、耗时长和天然有机质干扰的问题，制备了半胶束/吸附胶束和生物质包覆反相修饰的两种磁性纳米固相萃取剂，建立基于快速萃取平衡和磁性固液分离的复杂环境水样品前处理方法，实现对复杂环境水样中微量疏水性有机污染物的高效、灵敏、快速分析。主要研究成果有以下几个方面：.1、.制备了半胶束/吸附胶束修饰的磁性纳米固相萃取剂，建立了基于快速萃取平衡和磁性固液分离的高效实用复杂环境水样品疏水性有机污染物的分析方法。以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）修饰的纳米磁性Fe3O4(Fe3O4 NPs)为固相萃取剂，建立了混合胶束磁性固相萃取-HPLC-MS-MS测定环境水样中7种全氟化合物（PFCs）的方法。萃取剂表面具有疏水性和离子性（表面带正电荷）的特点，带负电荷的疏水性污染物PFCs通过疏水作用和静电作用吸附到萃取剂表面。与PFCs的其他固相萃取方法相比，对于800mL的环境水样品，该方法萃取剂用量仅为50mg，用量减少了十倍; 整个前处理过程仅需30min, 分析时间减少了6倍。样品溶液富集倍数为1600倍。.2、.研究了天然有机质对磁性纳米固相萃取剂影响机理。研究了腐殖酸、离子型表面活性剂、磁性纳米材料共存的“三元体系”间的相互作用，考察了表面活性剂修饰的磁性纳米材料对腐殖酸吸附行为的特征和影响。研究了萃取剂表面不同胶束的阶段（半胶束、吸附胶束或混合胶束）的吸附等温线、动力学和热力学特征，并通过红外、zeta电位等进行了机理解析，为进一步研发抗天然有机质干扰的固相萃取剂的制备和纳米材料的环境行为研究提供了参考。.3、.制备了纤维素半透膜包覆纳米氧化铁固相萃取剂，兼得了磁性纳米材料比表面积大、萃取容量大和磁性材料易于磁性分离的优点，纤维素膜包覆后提高材料抗天然有机质等大分子物质的干扰能力；建立了表面活性剂修饰的纳米二氧化钛半透膜水样前处理方法。该方法用表面活性剂修饰的纳米TiO2取代了较多采用的三油酸甘油酯等富集溶剂，兼得了纳米材料比表面积大、萃取容量高的优点，同时半透膜有效的避免了环境水体中天然有机质等大分子物质的对分离富集的影响