CN105004822A - 一种新型高选择性测定Hg2+纳米色谱柱及其制备方法 - Google Patents

一种新型高选择性测定Hg2+纳米色谱柱及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种新型高选择性测定Hg2+纳米色谱柱及其制备方法，包括装入色谱柱的修饰纳米二氧化硅填料，上述填料由下述步骤制得：称取一定量纳米二氧化硅，依次用NaOH、去离子水、HCl、去离子水冲洗，干燥；向干燥后的纳米二氧化硅中加入硅烷化试剂、乙二醛甲醇溶液，加入修饰罗丹明-G6和无水甲醇，电磁搅拌；将得到的产品过滤，用无水甲醇洗涤，再用去离子水冲洗，烘干，得到修饰纳米二氧化硅填料。本发明可有效地分离干扰金属离子，提高了测定Hg2+的选择性和灵敏度；使用该方法制备的修饰纳米二氧化硅色谱柱，采用荧光检测器测定Hg2+，具有选择性、灵敏度和准确度高、重现性好和回收率高的优点。

Description

一种新型高选择性测定Hg2+纳米色谱柱及其制备方法
技术领域
本发明属于分析技术领域，涉及一种新型高选择性测定Hg2+纳米色谱柱及其制备方法。
背景技术
汞是最有毒的重金属元素之一，已列入优先污染物。不幸的是，人类不能从食物链代谢汞，获得汞积累在人体将直接导致慢性汞中毒和疾病，如心脏、肝脏、甲状腺、甚至神经障碍。目前，测定汞的方法主要有体积法，碘化钾容量法,铜试剂容量法，双硫腙分光光度法，发射光谱法，色谱法，电化学方法，电感耦合等离子体发射光谱法，原子荧光，冷原子吸收法，辐射化学位移法和分子荧光。然而，原子荧光和冷原子吸收法已广泛使用的5％重铬酸钾和0.05％硝酸溶液作为稳定剂测定微量汞，稳定剂中铬(VI)的含量(177毫克/升)远远超过了废水排放标准和饮用水卫生标准。在实际样品中，由于微量的汞离子和共存物质的影响，所以建立高灵敏度和高选择性测量汞的方法或在汞离子的分离分析之前进行前处理非常必要。
申请公布号CN 102585117 A公开了一种制备表面分子印迹聚合物色谱柱的方法，通过二氧化硅微珠(5-300μm)，使用分子印迹的方法，制备的色谱柱是用来分离测定中药中的大黄素。
发明内容
为了解决液相色谱法测定Hg2+的选择性和灵敏度的技术问题，本发明提供了一种高选择性测定Hg2+的纳米色谱柱及其制备方法，采用该法制备的纳米色谱柱，能有效地与其它干扰金属离子分离，从面有效地除去多种杂质，避免了对测定Hg2+的干扰，该方法制备的纳米色谱柱具有操作简单、重现性好、灵敏度高和准确度的优点。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种新型高选择性测定Hg2+纳米色谱柱，该纳米色谱柱包括装入色谱柱的修饰纳米二氧化硅填料，所述的修饰纳米二氧化硅填料由下述步骤制得：
①称取一定量纳米二氧化硅，依次用NaOH、去离子水、HCl、去离子水冲洗，取出冲洗后的纳米二氧化硅，干燥；
②向干燥后的纳米二氧化硅中加入硅烷化试剂，电磁搅拌，再加入乙二醛甲醇溶液，电磁搅拌后待用；
③罗丹明-G6的修饰：称取一定量罗丹明-G6，加入无水甲醇，溶解，然后加入联胺，电磁搅拌、回流、过滤，用无水甲醇冲洗，得到修饰罗丹明-G6；
④向②中加入修饰罗丹明-G6和无水甲醇，电磁搅拌；
⑤将④得到的产品过滤，用无水甲醇洗涤，再用去离子水冲洗，烘干，得到修饰纳米二氧化硅填料。
优选地，步骤①中所述的纳米二氧化硅粒径为40-60nm；所述的纳米二氧化硅用1.0mol/L NaOH冲洗20分钟，用去离子水冲洗20分钟，然后用1.0mol/LHCl冲洗40分钟，最后用去离子水冲洗20分钟，取出干净的纳米二氧化硅，在110℃下干燥10小时。
优选地，步骤②中所述的硅烷化试剂由体积比为1：1的3-氨丙基三乙氧基硅烷与甲醇溶液配制而成；加入硅烷化试剂后，恒温55℃，以300转/分钟转速电磁搅拌24小时。
优选地，步骤②中所述的乙二醛甲醇溶液由体积比为1：1的乙二醛与甲醇配制而成；加入乙二醛甲醇溶液后，恒温60℃下，以300转/分钟转速电磁搅拌24小时。
优选地，步骤③中所述的电磁搅拌回流6小时，转速为200转/分钟。
优选地，步骤④中所述的电磁搅拌在恒温60℃下，以200转/分钟搅拌24小时。
优选地，步骤⑤中所述的烘干温度为60℃。
本发明还提供了一种新型高选择性测定Hg2+纳米色谱柱的制备方法，包括下述顺序的步骤：
①制备修饰纳米二氧化硅填料：称取一定量纳米二氧化硅放入玻璃沙芯漏斗中，用1.0mol/L NaOH冲洗20分钟、用去离子水冲洗20分钟、用1.0mol/LHCl冲洗40分钟、用去离子水冲洗20分钟，取出纳米二氧化硅，在110℃下干燥10小时；
②向上述干燥后的纳米二氧化硅中，加入硅烷化试剂，恒温55℃，电磁搅拌24小时；然后加入乙二醛甲醇溶液，恒温60℃电磁搅拌24小时，待用；
③罗丹明-G6的修饰：称取一定量罗丹明-G6放入圆底蒸馏烧瓶中，加入无水甲醇使其溶解，加入联胺，电磁搅拌回流6小时，过滤，用无水甲醇冲洗，得到修饰罗丹明-G6；
④向②中加入修饰的罗丹明-G6和无水甲醇，恒温60℃下，电磁搅拌24小时；
⑤将④得到的产品，用玻璃沙芯漏斗过滤，用无水甲醇洗涤，再用去离子水冲洗，在60℃烘干；
⑥将制备好的修饰纳米二氧化硅填料，用色谱柱填装泵装入准备好的色谱柱即可。
本发明的有益效果：
本发明制备的修饰纳米二氧化硅色谱填料性能优越，利用在纳米二氧化硅表面接上一个对Hg2+选择性很高的配位剂，可有效地分离干扰金属离子，提高了测定Hg2+的选择性和灵敏度；
实验结果表明，使用该方法制备的修饰纳米二氧化硅色谱柱，采用荧光检测器测定Hg2+，具有选择性、灵敏度和准确度高、重现性好和回收率高的优点；
本发明制备的高选择性测定Hg2+的纳米色谱柱，可高选择性、高灵敏度地分离、测定天然水中汞离子的含量，在环境监测上将有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
为了检验本发明提供的检测Hg2+的纳米色谱柱的制备方法制备的纳米二氧化硅色谱柱的可行性和优越性，我们测定了不同水域中Hg2+的含量，并进行了加标回收实验，根据检测结果，对该方法制备的纳米色谱柱可行性和优越性进行了评价。
实施例1
修饰纳米二氧化硅色谱柱的制备：①、称取5g纳米二氧化硅(40-60nm)放入玻璃沙芯漏斗中，用1.0mol/L NaOH冲洗20分钟，再用去离子水冲洗20分钟，然后用1.0mol/L HCl冲洗40分钟，最后用去离子水冲洗20分钟，取出干净的纳米二氧化硅，放入干净、干燥的烧杯中，在110℃下干燥10小时。
②、向1中加入硅烷化试剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)甲醇溶液(1：1，V/V)20mL，电磁搅拌(转速300转/分钟)恒温55℃,24小时。然后，加入10mL乙二醛甲醇溶液(1：1，V/V)，电磁搅拌(转速300转/分钟)恒温60℃,24小时。
③、罗丹明-G6的修饰：称取4.5g罗丹明-G6放入150mL圆底蒸馏烧瓶中，加入30mL无水甲醇，使其溶解，然后加入3.2mL联胺，电磁搅拌(转速200转/分钟)回流6小时，过滤，用无水甲醇冲洗，得到修饰罗丹明-G6。
④、向②中加入3.0g修饰罗丹明-G6和20mL无水甲醇，电磁搅拌(转速200转/分钟)恒温60℃，24小时。
⑤、将④得到的产品，用玻璃沙芯漏斗过滤，用10mL无水甲醇洗涤，再用50mL去离子水冲洗，在60℃烘干。
⑥、将制备好的修饰纳米二氧化硅填料，用色谱柱填装泵装入准备好的色谱柱即可。
2)对上述制备的修饰纳米二氧化硅色谱柱进行评价
将安徽省安庆市菱湖水样本分为三分，其中两分分别加了一定量的Hg2+标准溶液。所有三个样品的测定结果见下表1。从表中可以看出，样品的回收率是99.5％—100.5％。相对标准偏差小于0.21％。
表1
实施例2
修饰纳米二氧化硅色谱柱的制备：①、称取10g纳米二氧化硅(40-60nm)放入玻璃沙芯漏斗中，用1.0mol/L NaOH冲洗20分钟，再用去离子水冲洗20分钟，然后用1.0mol/L HCl冲洗40分钟，最后用去离子水冲洗20分钟，取出干净的纳米二氧化硅，放入干净、干燥的烧杯中，在110℃下干燥10小时。
②、向1中加入硅烷化试剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)甲醇溶液(1：1，V/V)42mL，电磁搅拌(转速300转/分钟)恒温55℃,24小时。然后，加入10mL乙二醛甲醇溶液(1：1，V/V)，电磁搅拌(转速300转/分钟)恒温60℃,24小时。
③、罗丹明-G6的修饰：称取9.2g罗丹明-G6放入150mL圆底蒸馏烧瓶中，加入60mL无水甲醇，使其溶解，然后加入6.5mL联胺，电磁搅拌(转速200转/分钟)回流6小时，过滤，用无水甲醇冲洗，得到修饰罗丹明-G6。
④、向②中加入6.0g修饰罗丹明-G6和40mL无水甲醇，电磁搅拌(转速200转/分钟)恒温60℃，24小时。
⑤、将④得到的产品，用玻璃沙芯漏斗过滤，用10mL无水甲醇洗涤，再用50mL去离子水冲洗，在60℃烘干。
⑥、将制备好的修饰纳米二氧化硅填料，用色谱柱填装泵装入准备好的色谱柱即可。
2)对上述制备的修饰纳米二氧化硅色谱柱进行评价
将安徽省安庆市长江段水样本分为三分，其中两分分别加了一定量的Hg2+标准溶液。所有三个样品的测定结果见下表2。从表中可以看出，样品的回收率是99.5％—100.3％。相对标准偏差小于0.24％。
表2
实施例3
修饰纳米二氧化硅色谱柱的制备：①、称取20g纳米二氧化硅(40-60nm)放入玻璃沙芯漏斗中，用1.0mol/L NaOH冲洗20分钟，再用去离子水冲洗20分钟，然后用1.0mol/L HCl冲洗40分钟，最后用去离子水冲洗20分钟，取出干净的纳米二氧化硅，放入干净、干燥的烧杯中，在110℃下干燥10小时。
②、向①中加入硅烷化试剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)甲醇溶液(1：1，V/V)65mL，电磁搅拌(转速300转/分钟)恒温55℃，24小时。然后，加入10mL乙二醛甲醇溶液(1：1，V/V)，电磁搅拌(转速300转/分钟)恒温60℃，24小时。
③、罗丹明-G6的修饰：称取14.0g罗丹明-G6放入250mL圆底蒸馏烧瓶中，加入120mL无水甲醇，使其溶解，然后加入10.0mL联胺，电磁搅拌(转速250转/分钟)回流6小时，过滤，用无水甲醇冲洗，得到修饰罗丹明-G6。
④、向②中加入12.0g修饰罗丹明-G6和80mL无水甲醇，电磁搅拌(转速250转/分钟)恒温60℃，24小时。
⑤、将④得到的产品，用玻璃沙芯漏斗过滤，用20mL无水甲醇洗涤，再用100mL去离子水冲洗，在60℃烘干。
⑥、将制备好的修饰纳米二氧化硅填料，用色谱柱填装泵装入准备好的色谱柱即可。
对上述制备的修饰纳米二氧化硅色谱柱进行评价
将安徽省安庆市化工圆排放水样本分为三分，其中两分分别加了一定量的Hg2+标准溶液。所有三个样品的测定结果见下表3。从表中可以看出，样品的回收率是99.0％—100.5％。相对标准偏差小于0.25％。
表3
本发明属于分析技术领域，公开一种新型高选择性测定Hg2+纳米色谱柱的设计与制备。纳米二氧化硅，先用硅烷化试剂APES修饰，再用乙二醛修饰，再将修饰好的罗丹明-G6与之反应，得到制备好的修饰纳米二氧化硅填料，然后用色谱填装泵装入色谱柱即可。本发明制备的新型高选择性测定Hg2+纳米色谱柱，稳定性好，选择性高，灵敏性高，用于高效液相色谱，可快速、高效、分离测定水体痕量汞。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种新型高选择性测定Hg2+纳米色谱柱，其特征在于，该纳米色谱柱包括装入色谱柱的修饰纳米二氧化硅填料，所述的修饰纳米二氧化硅填料由下述步骤制得：
①称取一定量纳米二氧化硅，依次用NaOH、去离子水、HCl、去离子水冲洗，取出冲洗后的纳米二氧化硅，干燥；
②向干燥后的纳米二氧化硅中加入硅烷化试剂，电磁搅拌，再加入乙二醛甲醇溶液，电磁搅拌后待用；
③罗丹明-G6的修饰：称取一定量罗丹明-G6，加入无水甲醇，溶解，然后加入联胺，电磁搅拌、回流、过滤，用无水甲醇冲洗，得到修饰罗丹明-G6；
④向②中加入修饰罗丹明-G6和无水甲醇，电磁搅拌；
⑤将④得到的产品过滤，用无水甲醇洗涤，再用去离子水冲洗，烘干，得到修饰纳米二氧化硅填料。
2.根据权利要求1所述的一种新型高选择性测定Hg2+纳米色谱柱，其特征在于，步骤①中所述的纳米二氧化硅粒径为40-60nm；所述的纳米二氧化硅用1.0mol/L NaOH冲洗20分钟，用去离子水冲洗20分钟，然后用1.0mol/L HCl冲洗40分钟，最后用去离子水冲洗20分钟，取出干净的纳米二氧化硅，在110℃下干燥10小时。
3.根据权利要求1所述的一种新型高选择性测定Hg2+纳米色谱柱，其特征在于，步骤②中所述的硅烷化试剂由体积比为1：1的3-氨丙基三乙氧基硅烷与甲醇溶液配制而成；加入硅烷化试剂后，恒温55℃，以300转/分钟转速电磁搅拌24小时。
4.根据权利要求1所述的一种新型高选择性测定Hg2+纳米色谱柱，其特征在于，步骤②中所述的乙二醛甲醇溶液由体积比为1：1的乙二醛与甲醇配制而成；加入乙二醛甲醇溶液后，恒温60℃下，以300转/分钟转速电磁搅拌24小时。
5.根据权利要求1所述的一种新型高选择性测定Hg2+纳米色谱柱，其特征在于，步骤③中所述的电磁搅拌回流6小时，转速为200转/分钟。
6.根据权利要求1所述的一种新型高选择性测定Hg2+纳米色谱柱，其特征在于，步骤④中所述的电磁搅拌在恒温60℃下，以200转/分钟搅拌24小时。
7.根据权利要求1所述的一种新型高选择性测定Hg2+纳米色谱柱，其特征在于，步骤⑤中所述的烘干温度为60℃。
8.一种新型高选择性测定Hg2+纳米色谱柱的制备方法，其特征在于，包括下述顺序的步骤：
①制备修饰纳米二氧化硅填料：称取一定量纳米二氧化硅放入玻璃沙芯漏斗中，依次用1.0mol/L NaOH冲洗20分钟、用去离子水冲洗20分钟、用1.0mol/LHCl冲洗40分钟、用去离子水冲洗20分钟，取出纳米二氧化硅，在110℃下干燥10小时；
②向上述干燥后的纳米二氧化硅中，加入硅烷化试剂，恒温55℃，电磁搅拌24小时；然后加入乙二醛甲醇溶液，恒温60℃电磁搅拌24小时，待用；
③罗丹明-G6的修饰：称取一定量罗丹明-G6放入圆底蒸馏烧瓶中，加入无水甲醇使其溶解，加入联胺，电磁搅拌回流6小时，过滤，用无水甲醇冲洗，得到修饰罗丹明-G6；
④向②中加入修饰的罗丹明-G6和无水甲醇，恒温60℃下，电磁搅拌24小时；
⑤将④得到的产品，用玻璃沙芯漏斗过滤，用无水甲醇洗涤，再用去离子水冲洗，在60℃烘干；
⑥将制备好的修饰纳米二氧化硅填料，用色谱柱填装泵装入准备好的色谱柱即可。
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