CN104311744B

CN104311744B - 一种拟除虫菊酯类农药分子印迹膜的制备方法

Info

Publication number: CN104311744B
Application number: CN201410512346.XA
Authority: CN
Inventors: 史西志; 孙爱丽; 张蓉蓉; 李德祥; 肖婷婷; 陈炯
Original assignee: Ningbo University
Current assignee: Huzhou You Yan Intellectual Property Service Co.,Ltd.
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2034-09-29
Also published as: CN104311744A

Abstract

本发明公开了一种拟除虫菊酯类农药分子印迹膜的制备方法，特点是包括以下步骤：首先将LDPE膜分别用无水乙醇、丙酮和蒸馏水超声波清洗，真空干燥，置于等离子体处理仪的反应室中，通入氩气后，对其进行表面活化处理；然后将活化处理后的LDPE膜置于分子印迹接枝溶液中，在氮气保护条件下进行接枝；接枝反应结束后，将分子印迹膜取出，用有机溶剂洗脱除去模板分子，直到通过GC‑ECD检测不到模板分子为止；最后将除去模板分子的分子印迹膜真空干燥，优点是对拟除虫菊酯类农药残留具有较高的选择透过性，可应用于水产品等复杂生物样品中拟除虫菊酯类农药的选择性分离和高效富集，具有较大的应用价值。

Description

一种拟除虫菊酯类农药分子印迹膜的制备方法

技术领域

本发明涉及分子印迹膜的制备方法，尤其是涉及一种拟除虫菊酯类农药分子印迹膜的制备方法。

背景技术

拟除虫菊酯类农药是一类高效、低毒、广谱农药。然而，研究表明，该类农药具有一定的蓄积性，易被生物富集，并具有致癌、致畸、致突变和神经毒性。近年来，频繁发生污染、养殖生物死亡事件。因此，发展拟除虫菊酯类农药残留分析技术可为农药残留监控、保障食品对外贸易等提供技术支持。

膜辅助萃取（MASE）作为一种重要的微萃取技术，是利用膜对混合物中各组分渗透性能的差异实现分离、纯化和富集的分离技术，具有有机溶剂用量少和易于实现与分析仪器在线联用等优点，已成功应用于水环境中非极性和弱极性化合物，如除草剂（Herbicides）、有机磷类农药（Organophosphorus pesticides）和酚类化合物（Phenols）等的分离纯化，是具有较大发展潜力的痕量富集技术。但是，该技术主要是利用膜对目标分析物的渗透性能不同进行分离，膜的性质对分离纯化的时间和效果起主要作用，尤其是该技术主要是基于平衡分配的原理而不是完全萃取。因此，为进一步提高萃取效率，并将其应用于复杂生物基质中残留农药的分离、纯化，亟需开发一种可选择性识别和快速传递特定目标分子，对其它分子传输速率较低或不传输的膜，是提高膜辅助萃取技术应用于复杂生物基质中分离纯化效果的关键。

近年来，基于分子印迹技术（Molecularly imprinting technique，MIT）的选择性富集方法在农药的分析检测中应用越来越广，MIT是一种基于分子识别理论、模拟抗体-抗原相互作用，可获得在空间和结合位点上与某一或某一类分子相匹配的聚合物的技术。基于该MIT制备得到的分子印迹膜存在与模板分子或结构类似物相匹配的孔穴，可与空间和基团结构互补的的分子发生吸附和解吸附过程，使目标分析物能有选择性的快速通过分子印迹膜，从膜的一侧转移到膜的另一侧，而与空穴内的空间结构及作用位点不相匹配的分子很难通过，因此，获得的分子印迹膜同时具有微孔的筛分作用和分子印迹的特异性，对目标分析物具有较高的选择识别性能和传输能力。传统的膜辅助萃取（MASE）技术使用无孔低密度聚乙烯膜（LDPE），其选择性主要依赖于所用膜及有机溶剂对目标分析物的不同渗透性能，不能将性质相近的物质进行有效的分离，且抗污染的能力较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种将分子印迹技术（MIT）与膜辅助萃取技术（MASE）相结合，具有较高选择性和快速传递特定目标分子，以及较强抗污染能力的拟除虫菊酯类农药分子印迹膜的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种拟除虫菊酯类农药分子印迹膜的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）低密度聚乙烯（LDPE）膜袋的活化处理

将LDPE膜袋依次采用无水乙醇、丙酮和蒸馏水超声波清洗，每次8～12 min，然后在真空干燥箱中于45～50℃真空干燥8～12h；将烘干后的LDPE膜袋置于等离子体处理仪的反应室中，通入工作气体后，在25～45 Pa、30～45 w条件下，处理30～120 s，将LDPE膜袋表面活化；

（2）接枝溶液的制备

将模板分子、功能单体和交联剂按摩尔比1：（2～8）：25混合后得到混合物，将混合物加入到乙腈/丙酮混合液中后，通入氮气，超声脱气14～16 min，得到接枝溶液；

（3）分子印迹膜的制备

将表面活化后的LDPE膜袋浸入接枝溶液中，于40～60 ℃，静置1.5～3.5 h后，通入氮气，在氮气保护下接枝反应18～24 h，然后置于索氏抽提器中，采用丙酮索氏萃取22～26 h除去未反应的功能单体以及均聚物（均聚物指仅由功能单体聚合而成的聚合物，为本反应的副产物），然后依次采用正己烷/丙酮混合液、丙酮通过索氏萃取除去模板分子，将除去模板分子的LDPE膜于40～70 ℃下，真空干燥18～24 h，即得到具有较高选择性和快速传递拟除虫菊酯类农药的分子印迹膜。

步骤（1）中所述的LDPE膜袋的厚度为0.02～0.05 mm，密度为0.915～0.940 g/cm³。

步骤（1）中所述的工作气体为氩气（Ar）或氦气（He）。

步骤（2）中所述的模板分子为氯氰菊酯、溴氰菊酯、联苯菊酯、氰戊菊酯、氟氯氰菊脂中的一种，所述的功能单体为甲基丙烯酸（MAA）、丙稀酸（AA）或丙稀酰胺（AM），所述的交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TRIM）。

步骤（2）中所述的乙腈/丙酮混合液中乙腈与丙酮的混合体积比为9：1，所述的混合物与所述的乙腈/丙酮混合液的混合体积比为1:1。

步骤（3）中所述的正己烷/丙酮混合液中正己烷与丙酮的混合体积比为9：1。

所述的拟除虫菊酯类农药包括联苯菊酯、氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯和溴氰菊酯。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开了一种拟除虫菊酯类农药分子印迹膜的制备方法，通过将分子印迹和膜辅助萃取技术相结合，在LDPE膜的表面接枝一层均匀、表面规整、性能稳定的分子印迹膜层（图1），与常规LDPE膜相比，获得的分子印迹膜对拟除虫菊酯类农药具有较高的通透性、选择性，表现出较高的抗污染能力（表1），可用于水产品等复杂生物样品中拟除虫菊酯类农药残留的分离、富集和纯化。该分子印迹膜将为拟除虫菊酯类农药多残留的检测提供优良的前处理材料，结合已有的检测方法，如GC-ECD等，可显著提高其检测效率，具有较大的推广应用前景。

附图说明

图1为本发明制得的分子印迹膜表面原子力显微图；

图2为低密度聚乙烯膜表面原子力显微图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

一种拟除虫菊酯类农药分子印迹膜的制备方法，具体步骤如下：

（1）将低密度聚乙烯（LDPE）膜袋依次采用无水乙醇、丙酮和蒸馏水超声波清洗，每次8 min，在真空干燥箱中于45℃真空干燥12h；将烘干后的LDPE膜袋置于等离子体处理仪的反应室中，通入Ar后，在25 Pa、45 w条件下，处理30 s，将LDPE膜袋表面活化，其中LDPE膜袋的厚度为0.02～0.05 mm，密度为0.915～0.940 g/cm³；

（2）将模板分子氯氰菊酯、功能单体甲基丙烯酸和交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯按摩尔比1：2：25混合后得到混合物，将混合物加入到乙腈/丙酮混合液（9：1，v/v）中后，通入氮气，超声脱气14 min，得到接枝溶液；

（3）将表面活化后的LDPE膜袋浸入接枝溶液中，于40℃，静置1.5 h，通入氮气，在氮气保护下接枝反应18 h，然后置于索氏抽提器中，采用丙酮索氏萃取22 h除去未反应的功能单体以及均聚物（均聚物指仅由功能单体聚合而成的聚合物，为本反应的副产物），然后依次采用正己烷/丙酮混合液（9：1，v/v）、丙酮通过索氏萃取除去模板分子（萃取时间为直到通过气相色谱-电子捕获检测器（GC-ECD）检测不到模板分子为止），将除去模板分子的LDP E膜于40℃下，真空干燥24 h，即得到具有较高选择性和快速传递拟除虫菊酯类农药的分子印迹膜，分子印迹膜接枝效果如图1所示，图示说明在LDPE膜（LDPE膜表面原子力显微图如图2所示）的表面接枝一层均匀、表面规整、性能稳定的分子印迹膜层。选择透过率结果见表1，由表1可知获得的分子印迹膜对拟除虫菊酯类农药具有较高的通透性、选择性，表现出较高的抗污染能力。

表1 分子印迹膜及LDPE膜对5种拟除虫菊酯类农药的选择透过率比较（5.0 μg/kg）

实施例2

（1）将LDPE膜袋依次采用无水乙醇、丙酮和蒸馏水超声波清洗，每次8 min，在真空干燥箱中于50℃真空干燥8 h；将烘干后的LDPE膜袋置于等离子体处理仪的反应室中，通入Ar后，在45 Pa、30 w条件下，处理120 s，将LDPE膜袋表面活化，其中LDPE膜袋的厚度为0.02～0.05 mm，密度为0.915～0.940 g/cm³；

（2）将溴氰菊酯、丙稀酸AA和乙二醇二甲基丙烯酸酯EGDMA按摩尔比1：8：25混合后得到混合物，将混合物加入到乙腈/丙酮混合液（9：1，v/v）中后，通入氮气，超声脱气16min，得到接枝溶液；

（3）将表面活化后的LDPE膜袋浸入接枝溶液中，于60℃，静置3.5 h，通入氮气，在氮气保护下接枝反应24 h，然后置于索氏抽提器中，采用丙酮索氏萃取26 h除去未反应单体以及均聚物，然后依次采用正己烷/丙酮混合液（9：1，v/v）、丙酮通过索氏萃取除去模板分子（萃取时间为直到通过气相色谱-电子捕获检测器（GC-ECD）检测不到模板分子为止），将除去模板分子的LDPE膜于70℃下，真空干燥18 h，即得到具有较高选择性和快速传递拟除虫菊酯类农药的分子印迹膜，其发明效果与实施例1相似。

实施例3

（1）将LDPE膜袋依次采用无水乙醇、丙酮和蒸馏水超声波清洗，每次10 min，在真空干燥箱中于48℃真空干燥10 h；将烘干后的LDPE膜袋置于等离子体处理仪的反应室中，通入He后，在30 Pa、40 w条件下，处理90 s，将LDPE膜袋表面活化，其中LDPE膜袋的厚度为0.02～0.05 mm，密度为0.915～0.940 g/cm³；

（2）将联苯菊酯、丙稀酰胺（AM）和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TRIM）按摩尔比1：4：25混合后得到混合物，将混合物加入到乙腈/丙酮混合液（9：1，v/v）中后，通入氮气，超声脱气15 min，得到接枝溶液；

（3）将表面活化后的LDPE膜袋浸入接枝溶液中，于50℃，静置2.5 h，通入氮气，在氮气保护下接枝反应20 h，然后置于索氏抽提器中，采用丙酮索氏萃取24 h除去未反应单体以及均聚物，然后依次采用正己烷/丙酮（9：1，v/v）、丙酮通过索氏萃取除去模板分子（萃取时间为直到通过气相色谱-电子捕获检测器（GC-ECD）检测不到模板分子为止），将除去模板分子的LDPE膜于温度60℃下，真空干燥20 h，即得到具有较高选择性和快速传递拟除虫菊酯类农药的分子印迹膜，其发明效果与实施例1相似。

实施例4

（1）将LDPE膜袋依次采用无水乙醇、丙酮和蒸馏水超声波清洗，每次10 min，在真空干燥箱中于48℃真空干燥10 h；将烘干后的LDPE膜袋置于等离子体处理仪的反应室中，通入He后，在35 Pa、35 w条件下，处理60 s，将LDPE膜袋表面活化，其中LDPE膜袋的厚度为0.02～0.05 mm，密度为0.915～0.940 g/cm³；

（2）将氰戊菊酯、AA和EGDMA按摩尔比1：6：25混合后得到混合物，将混合物加入到乙腈/丙酮混合液中后，通入氮气，超声脱气15 min，得到接枝溶液；

（3）将表面活化后的LDPE膜袋浸入接枝溶液中，于45℃，静置3.0 h，通入氮气，在氮气保护下接枝反应24 h，然后置于索氏抽提器中，采用丙酮索氏萃取24 h除去未反应单体以及均聚物，然后依次采用正己烷/丙酮（9：1，v/v）、丙酮通过索氏萃取除去模板分子（萃取时间为直到通过气相色谱-电子捕获检测器（GC-ECD）检测不到模板分子为止），将除去模板分子的LDPE膜于温度65℃下，真空干燥22 h，即得到具有较高选择性和快速传递拟除虫菊酯类农药的分子印迹膜，其发明效果与实施例1相似。

实施例5

（1）将LDPE膜袋依次采用无水乙醇、丙酮和蒸馏水超声波清洗，每次10 min，在真空干燥箱中烘干（48℃真空干燥10 h）；将烘干后的LDPE膜袋置于等离子体处理仪的反应室中，通入Ar后，在30 Pa、40 w条件下，处理90 s，将LDPE膜袋表面活化，其中LDPE膜袋的厚度为0.02～0.05 mm，密度为0.915～0.940 g/cm³；

（2）将氟氯氰菊酯、MAA和TRIM按摩尔比1：4：25混合后得到混合物，将混合物加入到乙腈/丙酮混合液中后，通入氮气，超声脱气15 min，得到接枝溶液；

（3）将表面活化后的LDPE膜袋浸入接枝溶液中，于60℃，静置1.5 h，通入氮气，在氮气保护下接枝反应22 h，然后置于索氏抽提器中，采用丙酮索氏萃取24 h除去未反应单体以及均聚物，然后依次采用正己烷/丙酮（9：1，v/v）、丙酮通过索氏萃取除去模板分子（萃取时间为直到通过气相色谱-电子捕获检测器（GC-ECD）检测不到模板分子为止），将除去模板分子的LDPE膜于温度50℃下，真空干燥24 h，即得到具有较高选择性和快速传递拟除虫菊酯类农药的分子印迹膜，其发明效果与实施例1相似。

上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种拟除虫菊酯类农药分子印迹膜的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤：

(1)低密度聚乙烯膜袋的活化处理

将低密度聚乙烯膜袋依次采用无水乙醇、丙酮和蒸馏水超声波清洗，每次8～12min，然后在真空干燥箱中于45～50℃真空干燥8～12h；将烘干后的低密度聚乙烯膜袋置于等离子体处理仪的反应室中，通入工作气体后，在25～45Pa、30～45w条件下，处理30～120s，将低密度聚乙烯膜袋表面活化；其中所述的低密度聚乙烯膜袋的厚度为0.02～0.05mm，密度为0.915～0.940g/cm³；

(2)接枝溶液的制备

将模板分子、功能单体和交联剂按摩尔比1：(2～8)：25混合后得到混合物，将混合物加入到乙腈/丙酮混合液中后，通入氮气，超声脱气14～16min，得到接枝溶液；

(3)分子印迹膜的制备

将表面活化后的低密度聚乙烯膜袋浸入接枝溶液中，于40～60℃，静置1.5～3.5h后，通入氮气，在氮气保护下接枝反应18～24h，然后置于索氏抽提器中，采用丙酮索氏萃取22～26h除去未反应的功能单体以及均聚物，然后依次采用正己烷/丙酮混合液、丙酮通过索氏萃取除去模板分子，将除去模板分子的低密度聚乙烯膜于40～70℃下，真空干燥18～24h，即得到具有较高选择性和快速传递拟除虫菊酯类农药的分子印迹膜。

2.根据权利要求1所述的一种拟除虫菊酯类农药分子印迹膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的工作气体为氩气或氦气。

3.根据权利要求1所述的一种拟除虫菊酯类农药分子印迹膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的模板分子为氯氰菊酯、溴氰菊酯、联苯菊酯、氰戊菊酯、氟氯氰菊脂中的一种，所述的功能单体为甲基丙烯酸、丙稀酸或丙稀酰胺，所述的交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。

4.根据权利要求3所述的一种拟除虫菊酯类农药分子印迹膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的乙腈/丙酮混合液中乙腈与丙酮的混合体积比为9：1，所述的混合物与所述的乙腈/丙酮混合液的混合体积比为1:1。

5.根据权利要求4所述的一种拟除虫菊酯类农药分子印迹膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的正己烷/丙酮混合液中正己烷与丙酮的混合体积比为9：1。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种拟除虫菊酯类农药分子印迹膜的制备方法，其特征在于：所述的拟除虫菊酯类农药包括联苯菊酯、氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯和溴氰菊酯。