CN102636601A - 一种磁性纳米粒子固相萃取柱及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

一种磁性纳米粒子固相萃取柱及其制备方法与应用,该磁性纳米粒子固相萃取柱填料为磁性纳米粒子和石墨化碳黑、无水硫酸镁的混合物，所述磁性纳米粒子、石墨化碳黑、无水硫酸镁之间的质量比为4-6︰3︰14-16。该固相萃取柱的制备方法，包括以下步骤：（1）填料称取；（2）装填。本发明还包括所得固相萃取柱在植物源样品前处理和样品净化方面的应用。本发明制备工艺简单，对设备要求低，制备条件不受地域限制，而且原料价格低廉，易于实现大规模工业生产。所得固相萃取柱中装填的纳米粒子粒径小，比表面积大，吸附位点增多，吸附量增加，萃取效率高；选择性提高。

Description

一种磁性纳米粒子固相萃取柱及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种固相萃取柱及其制备方法与应用，尤其是涉及一种磁性纳米粒子与其他填料混合后装填的固相萃取柱及其制备方法与应用。

背景技术

近年来化学分析技术发展迅速，而与之对应的样品前处理技术也要求越来越高。固相萃取 (SPE)作为一种试样预处理技术，由液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展而来，与传统的萃取技术相比，有很多优势。SPE用于样品前处理的目的主要有：样品富集、净化和溶剂相的更换。SPE的性能由其填料决定，所用的填料有许多种，分为无机氧化物、低特异性吸附剂和具有典型特异性的吸附剂。混合型的SPE柱研究比较少，国内有C18+PSA+GCB混合型固相萃取柱。

纳米粒子是一种近年来发展迅速的新型材料，由于纳米材料表面具有许多高化学活性和能吸附其他元素离子的原子，这些原子的电子轨道不饱和，通过静电作用与其他元素原子组合，其比表面积较大，吸附点更多，适合用来装填固相萃取柱。

国内外研究中，用于装填SPE的纳米粒子主要有二氧化硅纳米粒子，四氧化三铁磁性纳米粒子和银纳米粒子，所运用的方式主要分为两种:纳米粒子与其他化合物键合或直接用纳米粒子进行分散萃取。

现有技术中，用纳米粒子与其他化合物键合后分散萃取，纳米粒子的特异性很强，基本只针对某一种或某一类化合物，而且大部分是用于分散萃取，直接装填成固相萃取柱的很少见；而纳米粒子与其他填料混合后装填成固相萃取柱用于植物色素处理的更少见。

发明内容

    本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种可用于除去植物源色素，净化样品的磁性纳米粒子固相萃取柱及其制备方法与应用，该磁性纳米粒子固相萃取柱制造成本低，使用该固相萃取柱对分析样品进行预处理，可减少杂质干扰，减少有机溶剂消耗量，缩短分析时间。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

本发明之磁性纳米粒子固相萃取柱，填料为磁性纳米粒子和石墨化碳黑、无水硫酸镁的混合物，所述磁性纳米粒子、石墨化碳黑、无水硫酸镁之间的质量比为 4-6︰3︰14-16。

进一步，所述磁性纳米粒子优选粒径为400～500nm。

所述磁性纳米粒子、石墨化碳黑、无水硫酸镁之间的质量比优选为 5︰3︰15。

本发明之磁性纳米粒子固相萃取柱的制备方法，包括以下步骤：

（1）填料称取：按磁性纳米粒子∶石墨化碳黑∶无水硫酸镁的质量比为4-6︰3︰14-16（优选5︰3︰15）的比例称取填料磁性纳米粒子、石墨化碳黑、无水硫酸镁；

所述磁性纳米粒子优选粒径为400～500nm；

（2）装填：将磁性纳米粒子、石墨化碳黑和无水硫酸镁混合均匀后，装入半自动固相萃取装配仪的料斗中，启动仪器，调整系统压力为0.6MPa，精密天平控制柱装填量为0.230g，然后装填下筛板、装填填料、震荡填料、装填上筛板，即成。

将本发明之磁性纳米粒子固相萃取柱应用于植物源样品前处理和样品净化，具体包括以下步骤：

（1）提取：称取粉碎的植物源样品1.5g-2.5g于15ml的提取管中，加入8-12ml乙腈，涡旋1.5min-2.5min，3500-4500 r/min的速度离心8min-12min，取上层清液待用；

（2）净化：装好固相萃取仪，取1ml步骤（1）所得植物源样品提取液注入磁性纳米粒子固相萃取柱中，抽真空至压力为0.03~0.035 MPa，使样品流下，用聚丙烯（PP）管收集样品，直接进分析仪器分析检测；

（3）分析：所有样品溶液进气相色谱或液相色谱分析。

本发明之磁性纳米粒子固相萃取柱，纳米粒子与其他填料混合后装填固相萃取柱（SPE柱），纳米粒子的粒径小，比表面积大，吸附位点增多，吸附量增加，萃取效率高；其他填料的加入可以提高SPE柱的选择性。填料与市面上所售的除色素所用的N-丙基乙二胺（PSA）相比便宜很多，相应降低了固相萃取小柱的成本。

本发明磁性纳米粒子固相萃取柱的制备工艺简单快捷可靠，对设备要求低，制备条件不受地域限制，而且原料价格低廉，易于实现大规模工业生产。

本发明之磁性纳米粒子固相萃取柱，应用于植物源样品的前处理过程中，过柱后的样品无色透明，色素很好的被填料吸附，不同农药的加标回收率如下：碱性有机磷类农药加标回收率为100%~120%,中性有机氯类加标回收率为80%~100%，而酸性苯甲酰脲类加标回收率为40%~60%，磁性纳米粒子除色素的能力较好，对酸性物质有一定的吸附。

本发明磁性纳米粒子固相萃取柱也可以用于植物源样品的酸性杂质的净化。

附图说明

图1 为实施例1的固相萃取后茶叶的GC-NPD色谱图；

图2 为实施例1的加入有机磷类农药的混合标准溶液色谱图；

图3 为实施例1的测加标回收率时茶叶固相萃取后的GC-NPD色谱图；

图4 为实施例2的固相萃取后茶叶的GC-ECD色谱图；

图5 为实施例2的加入有机氯类农药的混合标准溶液色谱图；

图6 为实施例2的测加标回收率时茶叶固相萃取后的GC-ECD色谱图；

图7 为实施例3的固相萃取后茶叶的LC色谱图；

图8 为实施例3的加入苯甲酰脲类农药的混合标准溶液色谱图；

图9为实施例3的测加标回收率时茶叶固相萃取后的LC色谱图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本实施例之纳米粒子固相萃取柱，填料为磁性纳米粒子和石墨化碳黑、无水硫酸镁的混合物，其中磁性纳米粒子50mg、石墨化碳黑30mg、无水硫酸镁150mg；填料高度为1厘米。

所述磁性纳米粒子粒径为450nm。

本实施例之磁性纳米粒子固相萃取柱的制备方法，包括以下步骤：

（1）填料的称取：称取磁性纳米粒子50mg、石墨化碳黑30mg和无水硫酸镁150mg；

（2）装填：将磁性纳米粒子、石墨化碳黑和无水硫酸镁混合均匀后，装入半自动固相萃取装配仪的料斗中，启动仪器，调整系统压力为0.6MPa，精密天平控制柱装填量为0.230g，然后装填下筛板、装填填料、震荡填料、装填上筛板，得到装填好的1ml磁性纳米粒子固相萃取小柱。

本实施例之磁性纳米粒子固相萃取小柱应用于添加有机磷类农药的植物源样品色素的净化，包括以下步骤：

（1）提取：称取3份粉碎的茶叶样品，每份2.000g置于15ml的提取管中，提取管1、2中分别预先加入四种有机磷类农药敌敌畏、乐果、马拉硫磷、亚胺硫磷，每种有机磷农药在提取管1、2中的浓度分别为0.25ppm、0.75ppm，各加入10ml乙腈，涡旋2min，4000r/min的速度离心10min，取上层清液待用；

（2）净化：装好固相萃取仪，取1ml步骤（1）所得茶叶提取液注入磁性纳米粒子固相萃取小柱中，用SHZ-Ⅲ型循环水真空泵抽压，控制压力为0.035MPa，使样品流下，用PP管收集样品，直接进分析仪器分析检测；

（3）分析：所有样品溶液进气相色谱分析。

气相色谱条件为：

岛津2010GC，色谱柱：HP-5石英弹性毛细管(30 m×0.32 mm×0.25μm)，柱温:程序升温60℃,以10℃/min的速度上升至120℃,保持2min，再以6℃/min的速度升温至250℃,保持10 min。进样口温度:220℃,不分流进样,进样量1.0μl,进样后0.75 min后吹扫。柱压为88.6 kPa。NPD温度330℃,载气为高纯氮气（纯度≥99.999%）,尾吹29 ml/min,空气145 ml/min,氢气4.5 ml/min。

本实施例茶叶样品溶液经处理后，得到无色透明的溶液。

本实施例检测结果如表1、表2、图1、图2和图3所示。

图1 为实施例1的固相萃取后茶叶的GC-NPD色谱图；

图2 为实施例1的加入有机磷类农药的混合标准溶液色谱图；

图3为实施例1的测加标回收率时茶叶固相萃取后的GC-NPD色谱图。

 

从以上图表中可以看出，磁性纳米粒子、石墨化碳黑和无水硫酸镁混合装填的固相萃取小柱对有机磷类农药并无吸附，相反，由于基质效应增强了仪器的响应，有机磷类农药的加标回收率都比较高。

实施例2

本实施例之纳米粒子固相萃取柱，填料为磁性纳米粒子和石墨化碳黑、无水硫酸镁的混合物，其中磁性纳米粒子50mg、石墨化碳黑30mg、无水硫酸镁150mg。填料高度为1厘米。

所述磁性纳米粒子粒径为420nm。

本实施例之固相萃取柱的制备方法同实施例1。

本实施例之磁性纳米粒子固相萃取小柱应用于添加有机氯类农药的植物源样品色素的净化，包括以下步骤：

（1）提取：称取3份粉碎的茶叶样品，每份2.000g置于15ml的提取管中，提取管1、2中分别预先加入五种有机氯类农药α－六六六、γ－六六六、艾试剂、异狄试剂和P,P'-DDD，每种有机氯类农药在提取管1、2中的浓度分别为0.025ppm、0.075ppm，各加入10ml乙腈，涡旋2min，4000r/min的速度离心10min，取上层清液待用；

（2）净化：装好固相萃取仪，取1ml步骤（1）所得茶叶提取液注入磁性纳米粒子固相萃取柱中，用SHZ-Ⅲ型循环水真空泵抽压，控制压力为0.035MPa，使样品流下，用PP管收集样品，直接进分析仪器分析检测；

（3）分析：所有样品溶液进气相色谱分析。

气相色谱条件为：

岛津2010GC，色谱柱：HP-5石英弹性毛细管(30 m×0.32 mm×0.25μm)，柱温:程序升温90℃,以30℃/min的速度上升至200℃,保持5min，再以4℃/min的速度升温至270℃,保持4min。进样口温度:250℃,不分流进样,进样量1.0μl,进样后0.75 min后吹扫。柱压为88.6 kPa。ECD温度300℃,载气为高纯氮气（纯度大于99.999%）,尾吹30 ml/min,柱流量 1.0ml/min。

本实施例茶叶样品溶液经处理后，得到无色透明的溶液。

本实施例检测结果如表3、表4、图4、图5和图6所示；

图4为实施例2的固相萃取后茶叶的GC-ECD色谱图；

图5 为实施例2的加入有机氯类农药的混合标准溶液色谱图；

图6 为实施例2的测加标回收率时茶叶固相萃取后的GC-ECD色谱图。

 

 

 

从以上图表中可以看出磁性纳米粒子、石墨化碳黑和无水硫酸镁混合装填的固相萃取小柱对有机氯类农药吸附很少，有机氯类农药的加标回收率也比较高。

实施例3

本实施例之纳米粒子固相萃取柱，填料为磁性纳米粒子和石墨化碳黑、无水硫酸镁的混合物，其中磁性纳米粒子50mg、石墨化碳黑30mg、无水硫酸镁150mg；填料高度为1厘米。

所述磁性纳米粒子粒径为480nm。

本实施例之固相萃取柱的制备方法同实施例1。

本实施例之磁性纳米粒子固相萃取柱应用于添加苯甲酰脲类农药的植物源样品色素的净化，包括以下步骤：

（1）提取：称取3份粉碎的茶叶样品，每份2.000g置于15ml的提取管中，提取管1、2中分别预先加入四种苯甲酰脲类农药隆虫脲、杀铃脲、氟铃脲、氟铃脲，每种苯甲酰脲类农药在提取管1、2中的浓度分别为0.5ppm、1.5ppm，各加入10ml乙腈，涡旋2min，4000r/min的速度离心10min，取上层清液待用；

（2）净化：装好固相萃取仪，取1ml步骤（1）所得茶叶提取液注入磁性纳米粒子固相萃取柱中，用SHZ-Ⅲ型循环水真空泵抽压，控制压力为0.032MPa，使样品流下，用PP管收集样品，直接进分析仪器分析检测；

（3）分析：所有样品溶液进液相色谱分析。

液相色谱条件为：

岛津10A，色谱柱：江申C18柱，流动相: 甲醇、水以体积比 80∶ 20 混合; 流速: 1.0ml /min; 柱温: 25 ℃; 检测波长: 254 nm; 进样量: 20μl。

本实施例茶叶样品溶液经处理后，得到无色透明的溶液。

本实施例检测结果如表5、表6、图7、图8和图9所示：

图7为实施例3的固相萃取后茶叶的LC色谱图；

图8为实施例3的加入苯甲酰脲类农药的混合标准溶液色谱图；

图9为实施例3的测加标回收率时茶叶固相萃取后的LC色谱图。

 

从以上图表中可以看出磁性纳米粒子、石墨化碳黑和无水硫酸镁混合装填的固相萃取小柱对苯甲酰脲类农药有吸附，且吸附比较高，导致苯甲酰脲类农药的加标回收率偏低。

Claims (5)

1.一种磁性纳米粒子固相萃取柱，其特征在于，填料为磁性纳米粒子和石墨化碳黑、无水硫酸镁的混合物，所述磁性纳米粒子、石墨化碳黑、无水硫酸镁之间的质量比为 4-6︰3︰14-16。

2.根据权利要求1所述的磁性纳米粒子固相萃取柱，其特征在于，所述磁性纳米粒子粒径为400～500nm。

3.根据权利要求1或2所述的磁性纳米粒子固相萃取柱，其特征在于，所述磁性纳米粒子、石墨化碳黑、无水硫酸镁之间的质量比为 5︰3︰15。

4.一种如权利要求1－3之一所述的磁性纳米粒子固相萃取柱的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）填料称取：称取填料磁性纳米粒子、石墨化碳黑、无水硫酸镁；

（2）装填：将磁性纳米粒子、石墨化碳黑和无水硫酸镁混合均匀后，装入半自动固相萃取装配仪的料斗中，启动仪器，调整系统压力为0.6MPa，精密天平控制柱装填量为0.230g，然后装填下筛板、装填填料、震荡填料、装填上筛板，即成。

5.一种如权利要求1－3之一所述磁性纳米粒子固相萃取柱在植物源样品前处理和样品净化方面的应用。

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