改性磁性纳米粒子用于有机农药的萃取和富集的研究

摘要

随着农业化大生产的快速发展，农药的广泛使用不可避免，残留在自然界中的农药对动植物和人类的健康造成了影响，因而受到广泛关注。多数有机农药属于脂溶性，难以降解并且长期残留于环境体系，如水、空气、土壤和食品中。以氨基甲酸酯、拟除虫菊酯类、有机磷类农药和磺酰脲类的残留较为广泛。残留的农药可以通过食物链蓄积放大影响动植物及人类健康，这些特点使其危害作用相当显著。如今，随着人们对高品质生活质量的追求，针对农药残留的萃取和分离已有越来越多的研究出现，因此发展灵敏廉价、高效省时、环境友好和简单易行的分析检测方法将是大势所趋。本文合成了具有表面修饰的磁性纳米粒子，并采用磁性固相萃取的方法将其应用于有机农药样品的前处理过程中。将不同活性材料和磁性纳米粒子相结合，将增强对目标物的萃取和富集效果，使方法更加高效简便、省时节能、环境友好，而合成的材料使用范围广泛，常用于环境样品的前处理领域。
　　本研究主要内容包括：⑴建立磁性纳米粒子-疏水离子液体磁性固相萃取法，对合成的功能化磁性纳米材料进行了元素分析、傅里叶变换红外光谱等一系列表征，结果证明成功键合。将单因素实验用于优化最佳萃取条件，富集和萃取三种有机磷类农药。线性相关系数R2＞0.999，三种目标物的相对标准偏差(RSD)为3.6-5.8％，三种目标物的定量限(LOQ)和检测限(LOD)分别为1.699-3.144μg mL-1和0.543-0.945μg mL-1。将此方法用于实际环境水样中有机磷类农药的富集和检测，获得了满意的结果。⑵建立磁性纳米粒子-聚合离子液体分散固相萃取法，用于土壤中三种磺酰脲类农药的富集和萃取。通过单因素实验，对吸附剂用量、洗脱剂种类和用量、萃取时间等因素进行考察，探索最佳萃取条件。实验于最优条件下进行，线性相关系数R2＞0.999，三种目标物的相对标准偏差(RSD)为3.2-4.5％，三种磺酰脲类农药检测限和定量限分别为1.62-2.94μg L-1和5.4-9.8μg L-1之间。将此方法用于实际土壤中磺酰脲类农药的富集和检测，获得了满意的结果。⑶依据共沉淀法和溶剂热法合成不同粒径的磁性纳米粒子，继而将聚吡咯包覆在上述材料表面，结合磁性固相萃取气相色谱-质谱检测的方法，富集和检测中药样品中四种拟除虫菊酯类农药。将单因素实验用于优化最佳萃取条件。在最优条件下，线性相关系数R2＞0.99，相对标准偏差(RSD)为2.6-3.8％，目标物检测限和定量限分别为0.016-0.064μg L-1和0.053-0.211μg L-1。将此方法用于市售中药样品中拟除虫菊酯类农药的富集和检测，获得了满意的结果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 有机农药概述

1．1．1 有机磷类农药

1．1．2 磺酰脲类农药

1．1．3 拟除虫菊酯类农药

1．2 磁性纳米粒子

1．2．1 磁性纳米粒子概述

1．2．2 磁性纳米粒子的表面修饰

1．2．3 磁性纳米粒子在样品前处理中的应用

1．3 离子液体和聚合离子液体

1．4 微波合成技术

1．5 聚吡咯

1．6 课题提出

第二章 离子液体修饰的磁性纳米粒子磁性固相萃取水样中的三种有机磷类农药

2．1 试剂与仪器

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．2 实验内容

2．2．1 Fe3O4磁性纳米粒子的合成及表面修饰

2．2．2 亲水性离子液体固定化的磁球Fe3O4@SiO2@ILs的合成

2．2．3 疏水性离子液体固定化的磁球Fe3O4@SiO2@ILs的合成

2．2．4 Fe3O4@SiO2@ILs的表征

2．2．5 样品前处理

2．2．6 磁性固相萃取过程

2．3 结果与讨论

2．3．1 色谱条件优化

2．3．2 Fe3O4@SiO2@ILs的表征

2．3．3 优化磁性固相萃取的条件

2．3．5 分析方法评价

2．3．6 实际样品的分析

2．4 结论

第三章 微波辅助合成聚合离子液体包覆的磁性纳米材料用于萃取磺酰脲类农药

3．1 试剂与仪器

3．1．1 实验试剂

3．1．2 实验仪器

3．2 实验内容

3．2．1 Fe3O4磁性纳米粒子的合成

3．2．2 聚合离子液体固定化的磁球Fe3O4@SiO2@PIL的合成

3．2．3 Fe3O4@SiO2@PIL的表征

3．2．4 样品前处理

3．2．5 磁性固相萃取过程

3．3 结果与讨论

3．3．1 色谱条件优化

3．3．2 Fe3O4@SiO2@PIL的表征

3．3．3 磁性固相萃取条件优化

3．3．4 重复使用情况考察

3．3．5 分析方法评价

3．3．6 实际样品的分析

3．4 结论

第四章 聚吡咯包覆的磁性纳米材料萃取中药样中的拟除虫菊酯类农药

4．1 试剂与仪器

4．1．1 实验试剂

4．1．2 实验仪器

4．2 实验内容

4．2．1 Fe3O4@SiO2@PPY磁性纳米粒子的合成

4．2．2 Fe3O4@SiO2@PPY的表征

4．2．3 样品前处理及分散固相萃取过程

4．2．4 气相色谱-质谱分析

4．3 结果与讨论

4．3．1 聚吡咯包覆的磁球的表征

4．3．3 分散固相萃取条件优化

4．3．4 分析方法评价

4．3．5 实际样品的分析

4．4 结论

第五章 结论

参考文献

致谢

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