分子印迹聚合物特异性富集水体中有机磷农药的研究

摘要

有机磷农药(OPs)因其低残毒、易水解的特性逐渐取代了有机氯杀虫剂广泛用于农业生产，但OPs的大量使用会对环境及人类健康造成严重危害。OPs是河流湖泊及海洋中一类主要的污染物，其在环境样品中的残留分析也一直受到广泛关注。OPs在水体中的含量低，因此分析前需要进行分离富集。固相萃取因其简单、廉价、易实现自动化等优点，正逐渐取代传统的液液萃取，但常用的吸附材料选择性不高，限制了固相萃取技术的广泛应用。分子印迹技术由于其构效预定性、特异识别性和广泛实用性日益受到人们的重视。基于分子印迹技术制备的聚合物具有亲和性强、选择性高、稳定性好等优点，将其与固相萃取技术结合有望成为样品纯化、富集、分离的有利手段。 本文以甲基对硫磷为模板制备了分子印迹聚合物，对制备条件进行了优化，发现以氯仿作溶剂比用四氯化碳或乙腈作溶剂制备的聚合物有更高的亲和性和特异性，氯仿的最佳用量为35mL：功能单体4-乙烯基吡啶(4VP)比甲基丙烯酸(MAA)和丙烯酰胺(MA)制备的聚合物特异性更高；当模板分子和功能单体摩尔比为1∶4时制备的印迹聚合物吸附性能最理想。 另外，紫外光谱和红外光谱研究表明，MAA、MA、4VP都可与甲基对硫磷发生缔合。其中，4VP与模板间的作用力最强，可在P-O-C及-NO2部位发生反应，而另外两种单体仅在P-O-C部位与模板分子缔合。同时，红外光谱研究也证实了在制备的聚合物中确实存在可以与模板分子相互作用的功能基团。 通过Scatchard分析发现分子印迹聚合物内部存在亲和能力不同的多种结合位点。利用Langrnuir模型估算出以4VP、MA、MAA为单体制备的分子印迹聚合物的饱和吸附量分别为625.5μmol/g、256.7μmol/g、106.5μmol/g。 研究发现，印迹聚合物在海水中吸附能力强且稳定，不受海水温度及pH值的影响。将这种材料作为固相萃取吸附剂用于海水中OPs的分离富集，并对固相萃取条件进行了初步探索。结果表明，100mg聚合物制备的固相萃取小柱用10ml甲醇洗脱可以有效地从水样中富集3种OPs(甲基对硫磷、马拉硫磷、毒死蜱)，回收率达到80％以上，富集8～12倍。与传统液液萃取及C18键合硅胶固相萃取相比回收率高，优势明显。为了提高富集过程的选择性，对淋洗条件进行了优化。结果表明，采用10ml正己烷淋洗后，MAA制备的印迹聚合物对3种OPs富集能力差异最为显著。 综上所述，本研究制备的分子印迹聚合物具有较高的特异性和亲和能力，基于分子印迹的固相萃取技术展现出一定的应用前景，有望用于海水中有机磷农药的选择性分离富集。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1有机磷农药分析研究进展

1.1.1有机磷农药概述

1.1.2有机磷农药分析现状

1.2分子印迹技术发展概况

1.3分子印迹技术的基本原理

1.4分子印迹聚合物的制备方法

1.4.1传统方法

1.4.2多步溶胀法

1.4.3悬浮聚合法

1.4.4原位聚合法

1.4.5表面印迹法

1.5分子印迹聚合物的选择性

1.5.1分子印迹聚合物的选择性机理

1.5.2影响MIPs选择性的制备条件

1.6分子印迹技术的应用

1.6.1色谱分析和色谱分离

1.6.2膜分离

1.6.3固相萃取

1.6.4模拟酶及辅助试剂

1.6.5抗体和受体模拟物

1.6.6仿生传感器

1.7分子印迹技术的现存问题及发展趋势

1.7.1分子印迹技术的现存问题

1.7.2分子印迹技术的发展趋势

1.8本论文主要研究内容

参考文献

2甲基对硫磷分子印迹聚合物制备条件优化

2.1引言

2.2材料、仪器与方法

2.3结果与讨论

2.3.1聚合物对AChE的抑制率rm

2.3.2制备条件对聚合物吸附性能的影响

2.3.3聚合物的表征

2.4小结

参考文献

3甲基对硫磷分子印迹聚合物的识别特性

3.1引言

3.2材料、仪器与方法

3.3结果与讨论

3.3.1紫外光谱分析

3.3.2红外光谱分析

3.3.3 Scachard分析

3.3.4 Langmuir、Freundlich吸附等温式分析

3.4小结

参考文献

4海水中吸附条件的影响

4.1引言

4.2材料、仪器与方法

4.3结果与讨论

4.3.1 MIPs对甲基对硫磷的吸附量随吸附时间的变化

4.3.2海水温度对甲基对硫磷吸附量的影响

4.3.3海水pH值的影响

4.4小结

参考文献

5 MISPE初步探索

5.1引言

5.2材料、仪器与方法

5.3结果与讨论

5.3.1海水中OPs的吸附量

5.3.2洗脱条件的优化

5.3.3淋洗条件的优化

3.5.4 MIPs的交叉选择性

5.4小结

参考文献

6总结

6.1结论

6.2今后的研究方向

致谢

个人简历

在学期间发表的学术论文：