适用于离子型化合物萃取的电场辅助固相微萃取方法，涉及一种电场辅助固相微萃取方法。将全氟磺酸溶液和碳素材料分别置于离心管中，将金属丝插入全氟磺酸溶液中浸泡，取出后插入碳素材料中，取出后加热，再插入全氟磺酸溶液中迅速取出，室温晾干，在气相色谱汽化室中老化直至无杂峰出现，得碳材料/全氟磺酸树脂固相微萃取涂层；以涂渍涂层的金属丝为工作电极，铂丝为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极构建三电极系统，并放置于装有样品溶液的采样池中；针对阳离子化合物，往工作电极施加－2～0V的电压，进行电场辅助固相微萃取；而对于阴离子化合物，往工作电极施加0～+2V的电压，进行电场辅助固相微萃取，完成电场辅助固相微萃取过程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电场辅助固相微萃取方法，尤其是涉及一种适用于离子型化合物 萃取的电场辅助固相微萃取方法。
技术介绍
有机极性和离子化合物如芳香胺、羧酸等，构成许多种类重要的化学物质，包括环 境污染物、生物分子、违禁药品和化学药剂等，这些化学物质的分离分析具有重要的意义。 然而，这些化合物具有很强的亲水性，直接从水溶液体系中萃取这些化合物一直是化学领 域中的难题。通常在萃取之前需要一个繁琐、耗时的化学衍生化过程，以降低这些化合物的 极性并且增加它们在萃取相/水相中的分配系数。 固相微萃取是由加拿大的Pawl i szyn研究小组首先提出的样品前处理方法 (Belardi R.G.，Pawliszyn J. Water Pollut. Res. J. Can. ,1989, 24:179-191。），由于该方 法的快速、灵敏、方便和无需有机溶剂近年来发展迅速，已经在环境分析、食品安全、法庭科 学等领域得到广泛应用。近来，国外的研究小组提出一种电化学控制的固相微萃取方法 (Gbatu, T. P. , Ceylan, 0. , Sutton, K. L. , Rubinson, J. F. , Galal, A. , Caruso, J. A. , Mark, H. B.，Jr. Anal. Commun.，1999, 36 : 203-205 ;Wu, J. C.，Mullett, W. M.，Pawliszyn, J. Anal. Chem.，2002, 74:4855-4859.)。该方法一般采用功能化或掺杂不同阴离子的聚吡咯和聚噻 吩等导电聚合物涂层为工作电极，利用此类聚合物涂层氧化和还原时分别需要得失电子以 保持涂层电中性的特点，通过施加电压对溶液中的离子进行萃取和解吸。目前，该方法主要 应用于无机离子的萃取，而在有机离子化合物萃取方面鲜有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的固相微萃取方法所存在的对有机极性和离子化化 合物萃取效率低、缺乏辅助萃取技术等不足，提供一种具有萃取选择性好、容量高、速度快 等优点的适用于离子型化合物高效萃取的电场辅助固相微萃取方法。 本专利技术包括以下步骤： 1)将全氟磺酸溶液和碳素材料分别置于250 μ L离心管中，全氟磺酸溶液和碳素 材料在离心管中的高度均为1?2cm，将金属丝插入全氟磺酸溶液中浸泡，取出后插入碳素 材料中，取出后加热，再插入全氟磺酸溶液中迅速取出，室温晾干，在气相色谱汽化室中老 化直至无杂峰出现，得碳材料/全氟磺酸树脂固相微萃取涂层； 2)以涂渍碳材料/全氟磺酸树脂固相微萃取涂层的金属丝为工作电极，钼丝为辅 助电极，饱和甘汞电极为参比电极构建三电极系统，并将三电极系统放置于装有样品溶液 的采样池中；针对采样池中的阳离子化合物，往工作电极施加一 2?0V的电压，进行电场辅 助固相微萃取；而对于采样池中的阴离子化合物，往工作电极施加〇?+2V的电压，进行电 场辅助固相微萃取，在搅拌下萃取，完成电场辅助固相微萃取过程。 在步骤1)中，所述全氟磺酸溶液和碳素材料的配比可为150?250μ L : 50? lOOmg，其中，全氟磺酸溶液以体积计算，碳素材料以质量计算，全氟磺酸溶液可采用5 %? 10%全氟磺酸溶液；所述碳素材料可选自多壁碳纳米管、石墨烯、有序介孔炭等中的一种； 所述金属丝可采用不锈钢丝、钼丝、金丝、银丝等中的一种，所述金属丝的长度可为16? 18cm，直径可为0· 1?0· 15mm ;所述浸泡的时间可为30?120s ;所述加热可在90?120°C 烘箱中加热15?30min ;所述老化可在N2保护下于气相色谱汽化室中250°C下老化直至无 杂峰出现；所述碳材料/全氟磺酸树脂固相微萃取涂层的长度可为1?2cm，厚度可为20? 80 μ m〇 在步骤2)中，所述搅拌的速度可为600?SOOrpm，所述萃取的时间可为15? 30min〇 可将涂覆碳材料/全氟磺酸树脂涂层的金属丝抽入微量进样器针筒，再将微量进 样器针尖插入气相色谱仪进样口，推出涂覆涂层的金属丝，240?280°C下进行热解析，进 行气相色谱分析。 本专利技术利用全氟磺酸树脂具有优异质子传导和对极性分子具有高亲和性的特点， 以其为粘合剂将多壁碳纳米管、石墨烯、有序介孔炭等导电、吸附性能俱佳的碳素材料固定 于金属丝（不锈钢丝、钼丝、金丝）表面，制备了一系列碳材料/全氟磺酸树脂的固相微萃 取涂层，该涂层具有优异的导电和吸附性能。以该涂层为工作电极，钼丝为对电极，饱和甘 汞电极为参比电极构建三电极系统，提出一种电场辅助增强固相微萃取方法。通过对三电 极系统分别施加合适的正、负电压，形成电场，利用电泳及静电作用促进阴、阳离子在溶液 中的迁移，并且提高了其在涂层的实际分配系数，实现对同一溶液中的有机阴离子（质子 化的芳香胺）和有机阳离子（去质子化的羧酸）化合物的选择性增强萃取，以此提高萃取 的选择性、灵敏度和速度。 【附图说明】 图1为本专利技术所述所用电 场辅助固相微萃取装置的结构组成示意图。 图2为碳纳米管/全氟磺酸树脂涂层的扫描电镜图。 图3电场辅助固相微萃取工作原理不意图。 图4为本专利技术所述的电场辅助固相微萃取与固相微萃取方法实施例对2种芳香胺 与1种芳香醇的萃取效果比较图。在图4中，曲线a :以多壁碳纳米管/全氟磺酸树脂涂层 的固相微萃取法萃取样品混标；曲线b :以多壁碳纳米管/全氟磺酸树脂涂层的电场辅助固 相微萃取法萃取样品混标。混标浓度：1 μ g mr1 ;施加电压：-0. 6V，溶液pH = 3。 图5为本专利技术所述的电场辅助固相微萃取与固相微萃取方法实施例对3种芳香 羧酸的萃取效果比较图。在图5中，曲线a :固相微萃取法萃取三种羧酸混标溶液；曲线b : 电场辅助固相微萃取法萃取同一羧酸混标溶液（每一种羧酸浓度：1 μ g ml/1 ;施加电压： +1. 0V，溶液 pH = 10)。 图6为本专利技术所述的电场辅助固相微萃取与固相微萃取方法实施例对2种芳香 胺、1种芳香醇与两种芳香羧酸的萃取效果比较图。在图6中，曲线a:固相微萃取法萃取胺、 羧酸、醇混标溶液曲线b:电场辅助固相微萃取法萃取同一混标溶液。（胺和醇浓度：0. lyg ml/1 ;羧酸浓度：1· 0 μ g ml/1 ;施加电压：-0· 6V，溶液pH = 3)。 图7为本专利技术所述的电场辅助固相微萃取与固相微萃取方法实施例对2种芳香 胺、1种芳香醇与两种芳香羧酸的萃取效果比较图。在图7中，曲线a:固相微萃取法萃取 胺、羧酸、醇、混标溶液；曲线b:电场辅助固相微萃取法萃取同一混标溶液（胺和醇浓度为： 0· 1 μ g ml/1 ;羧酸浓度为：1· 0 μ g ml/1 ;施加电压：+1. 0V，溶液 pH = 10)。 【具体实施方式】 以下实施例将结合附图对本专利技术作进一步的说明。 图1给出本专利技术所述的电场辅助固相微萃取方法装置实施例的结构示意图，该方 法所用的固相微萃取涂层设有金属丝1，在金属丝1的一端涂有碳材料/全氟磺酸树脂涂层 2,碳材料/全氟磺酸树脂涂层2的扫描电镜图见图2。金属丝1的长度为本文档来自技高网...
【技术保护点】
适用于离子型化合物萃取的电场辅助固相微萃取方法，其特征在于包括以下步骤：1)将全氟磺酸溶液和碳素材料分别置于250μL离心管中，全氟磺酸溶液和碳素材料在离心管中的高度均为1～2cm，将金属丝插入全氟磺酸溶液中浸泡，取出后插入碳素材料中，取出后加热，再插入全氟磺酸溶液中迅速取出，室温晾干，在气相色谱汽化室中老化直至无杂峰出现，得碳材料/全氟磺酸树脂固相微萃取涂层；2)以涂渍碳材料/全氟磺酸树脂固相微萃取涂层的金属丝为工作电极，铂丝为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极构建三电极系统，并将三电极系统放置于装有样品溶液的采样池中；针对采样池中的阳离子化合物，往工作电极施加－2～0V的电压，进行电场辅助固相微萃取；而对于采样池中的阴离子化合物，往工作电极施加0～+2V的电压，进行电场辅助固相微萃取，在搅拌下萃取，完成电场辅助固相微萃取过程。
【技术特征摘要】
1. 适用于离子型化合物萃取的电场辅助固相微萃取方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 将全氟磺酸溶液和碳素材料分别置于250 μ L离心管中，全氟磺酸溶液和碳素材料 在离心管中的高度均为1?2cm，将金属丝插入全氟磺酸溶液中浸泡，取出后插入碳素材料 中，取出后加热，再插入全氟磺酸溶液中迅速取出，室温晾干，在气相色谱汽化室中老化直 至无杂峰出现，得碳材料/全氟磺酸树脂固相微萃取涂层； 2) 以涂渍碳材料/全氟磺酸树脂固相微萃取涂层的金属丝为工作电极，钼丝为辅助电 极，饱和甘汞电极为参比电极构建三电极系统，并将三电极系统放置于装有样品溶液的采 样池中；针对采样池中的阳离子化合物，往工作电极施加一 2?0V的电压，进行电场辅助固 相微萃取；而对于采样池中的阴离子化合物，往工作电极施加〇?+2V的电压，进行电场辅 助固相微萃取，在搅拌下萃取，完成电场辅助固相微萃取过程。2. 如权利要求1所述适用于离子型化合物萃取的电场辅助固相微萃取方法，其特征在 于在步骤1)中，所述全氟磺酸溶液和碳素材料的配比为150?250μ L : 50?100mg，其 中，全氟磺酸溶液以体积计算，碳素材料以质量计算，全氟磺酸溶液可采用5%?10%全氟 磺酸溶液。3. 如权利要求1所述适用于离子型化合物萃取的电场辅助固相微萃取方法，其特征在 于在步骤1)中，所述碳素材...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾景斌，陈静静，李敏，曹莹莹，种法运，任卫，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37
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