CN108379869A - 一种用绿色溶剂萃取纺织品中全氟辛酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用绿色溶剂萃取纺织品中全氟辛酸的方法，它将纺织品加入到具塞三角瓶中，加入绿色萃取溶剂，对纺织品中的全氟辛酸在超声波萃取，过滤并以萃取溶剂充分冲洗滤饼，合并萃取液和滤液，在旋转蒸发仪中蒸干，用乙腈/水的溶液溶解并定容，用LC‑MS进行测定萃取液中全氟辛酸。本发明针对全氟辛酸水溶性、油溶性不好的问题，采用全氟溶剂作为绿色萃取溶剂，利用相似相容的原理，将其用于纺织品中全氟辛酸的提取，将纺织品样品粉碎，再加入合适的萃取剂，在一定的萃取温度、萃取时间下，超声波辅助，用LC‑MS进行测定，确定响应的全氟辛酸含量，其操作方便，萃取效果好，全氟辛酸的收率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种用绿色溶剂萃取纺织品中全氟辛酸的方法。
背景技术
全氟辛酸及其盐类衍生物以其具有优良的热稳定性、化学稳定性、高表面活性以及特有的疏水、疏油性能，被大量的广泛应用在化工、纺织、皮革、炊具制品等诸多与人们的日常生活息息相关的领域。
为了使纺织品具有更优越的性能，提高附加值，近年来含氟表面活性剂作为一种新型的表面活性剂以其特有的表面性能赢得人们的关注，也被广泛使用到纺织领域。全氟辛酸及其衍生物作为一种含氟表面活性剂，具有价格相对低廉、性能优越的特点，广泛应用在纺织行业的全氟化学品。
全氟辛酸（perfluorooctanoic acid，PFOA），一种直链的全氟己基羧酸化合物，是一种应用非常广泛的含氟表面活性剂，同时也是一种重要的全氟化合物衍生物的前驱体，其主要通过电解氟化法得到。全氟辛酸分子由17个氟原子和6个碳原子组成的烃基，连接了一个羧基，烃基中碳原子上连接的氢原子全部被氟原子所取代，又称为全氟化合物。其具高活性、高化学稳定性、高热稳定性、和憎水性、憎油性等性质，广泛应用于防水剂、防油剂、防尘剂等各种用途，主要应用的纺织品有滑雪衣、领带、羊毛衫、衬衣、帐篷、雨伞布、地毯等。随着国内电解氟化法的发展，国内很多科研院所和高校科研工作者，以全氟辛酸、全氟辛基磺酰氟为原料合成了一系列的直链型阴离子、两性、阳离子和非离子含氟表面活性剂。
但是，全氟辛酸也是持久性有机污染物（POPs，即人类合成的、能就存于环境中、通过生物食物链累积并对人类健康造成有害影响的化学物质。）之一，其具有环境持久性、生物累积性、长距离迁移能力和高毒性等特征，研究表明，持久性有机污染物对人类的影响会持续好几代，对人类生存繁衍和可持续发展构成重大的威胁。
随着人们对持久性有机污染物POPs的研究越来越深入，根据经合组织（OECD）2002年编写的危害评估得出结论：全氟辛酸及其衍生物（PFOA）是一类新型的环境持久性污染物。由于氟原子具有最大的电负性，使得碳氟键具有强极性，并且是自然界中键能最大的共价键之一，这就使得全氟化合物普遍具有高的化学稳定性和生物惰性，能够经受高温、光照、化学作用、微生物作用和高等动物代谢作用而很难降解。早在20世纪60年代，就有学者用核磁共振的方法在人血中检测到PFOS；随后很多研究报道发现，PFOS极其相关化学品广泛存在于大气、水体、生物体液以及肝脏内，甚至在极地地区也检测到该类物质。
20世纪末，世界各国就纷纷对其进行了预警评估以及不同程度限制和规定。2001年PFOS就已经被列入美国环保署持久性污染物黑名单；2003年英国环境署编写了环境风险评估，2004年加拿大环境部和卫生部也发布了PFOS及其盐类的风险预警。2006年11月6日，联合国环境规划署（UNEP）持续性有机污染物审查委员会第二次会议，通过将PFOS列入斯德哥尔摩公约的提案。纺织品是人类不可缺少的重要资源，也是环境污染的重要来源之一。纺织品领域的权威性标准，即国际纺织协会标准Oeko-Tex Standard 100中对PFOS/PFOA也进行了严格的限制，见表1。
表1 Oeko-Tex Standard 100中对PFOS/PFOA的限制要求
| 限制条款 | I（婴幼儿类） | II（直接接触皮肤类） | I（非直接接触皮肤类） | I（装饰材料） |
| PFOS(μg/m2) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| PFOA(μg/m2) | 0.1 | 0.25 | 0.25 | 1.0 |
纺织工业从纺丝、纺纱、织布、印染至成品后处理的每道加工工序中，都要用到各种辅助的化学品，以提高纺织品质量、改善加工效果、提高效率与产品档次、简化工艺过程、降低生产成本。而纺织化学品很大部分是由表面活性剂组成，其具有诸多的优异性能，如润湿、渗透、分散、乳化、起泡、增溶、抗静电、柔软、拒水、拒油、防霉、杀菌等。PFOS及其衍生物由于其特殊的性能，能在织物表面形成一层使织物既不吸水又具有透气性的疏水膜，让织物品具有舒适、轻便、、抗紫外线、抗菌、柔软等性能，从而广泛应用于纺织和皮革业。
纺织助剂中PFOS及其衍生物主要来源于含氟防水防油剂，而纺织品整理过程中，通过防水剂在织物表面成膜而具有防水防油的性能，使得PFOS类有害物质残留于纺织品中。目前，防水剂生产商已经着手其替代品C6类防水剂的开发和研究，并有部分新产品已经问世。
欧盟PFOS禁令的实施[标准与测试,2008,9(36):51-53]，对我国的纺织业产生了重大的影响，加快产品开发，提高产品环保要求，选择符合国际标准的专业助剂，才是企业、研究机构应该应对的良策。到目前为止，国内在替代品的开发上还没有取得显著的进展，企业在没有找到完全符合标准的替代品之前，各大检测中心及企业建立纺织品中全氟辛酸的检测方法有着重要的意义。
目前用于全氟辛酸分析的检测技术有：核磁共振法（NMR）、气质联用法（GC/MS）、液质联用法（LC/MS）[纺织学报,2008,5(29):80-83]、液相色谱/荧光检测法[产业用纺织品,2011,9:41-44]、中子活化法和X射线荧光法等。这些用于纺织物、水体、塑料等样品中的全氟辛酸的分析检测都需要预浓缩样品，在浓缩过程中，潜在的干扰物质和目标物质也一样被富集，这就需要很严格的预处理过程。
样品前处理是分析检测的关键环节，只要检测仪器稳定，检测结果的重复性和准确性主要取决于前处理，而且方法的灵敏度也与样品处理过程有重要的关系。
由于纺织品的材质等不同，其中全氟辛酸的含量差异较大，故而对于样品的前处理非常关键。通过纺织品中全氟辛酸及其衍生物的萃取技术的提高，可以有效的提高全氟辛酸的检测灵敏度和准确度。纺织品多为固相，由于直接液固萃取主要用于简单样品的萃取，而纺织品在加工过程中使用了很多的织物整理剂、助剂、添加剂等，其中的化学物质比较杂，利用固相萃取优点，寻找合适的萃取条件。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种用绿色溶剂萃取纺织品中全氟辛酸的方法。
所述的一种用绿色溶剂萃取纺织品中全氟辛酸的方法，其特征在于将纺织品加入到具塞三角瓶中，加入绿色萃取溶剂，在-10~100℃对纺织品中的全氟辛酸在超声波萃取5~60 min，过滤并以萃取溶剂充分冲洗滤饼，合并萃取液和滤液，在旋转蒸发仪中蒸干，用乙腈/水的溶液溶解并定容至2.00 mL，用LC-MS进行测定萃取液中全氟辛酸，其收率为30~85%。
所述的一种用绿色溶剂萃取纺织品中全氟辛酸的方法，其特征在于绿色萃取溶剂为以下之一：四氟乙烯五聚体、六氟丙烯二聚体、六氟丙烯三聚体、六氟环氧丙烷二聚体、六氟环氧丙烷三聚体。
所述的一种用绿色溶剂萃取纺织品中全氟辛酸的方法，其特征在于萃取温度为30~60 ℃，采用水浴加热。
所述的一种用绿色溶剂萃取纺织品中全氟辛酸的方法，其特征在于萃取时间为10~30 min。
所述的一种用绿色溶剂萃取纺织品中全氟辛酸的方法，其特征在于萃取次数为1~5次。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明针对全氟辛酸是一类很特殊的化合物，其水溶性、油溶性不好的问题，采用全氟溶剂作为绿色萃取溶剂，利用该绿色萃取溶剂能用来做反应加热且可以跟有机溶剂成为一项，冷却就能分层，类似离子液体的特性，利用相似相容的原理，将其用于纺织品中全氟辛酸的提取，将纺织品样品粉碎，再加入合适的萃取剂，在一定的萃取温度、萃取时间下，超声波辅助，用LC-MS进行测定，确定响应的全氟辛酸含量，本发明中萃取是通过萃取剂绿色溶剂在适合的温度、萃取剂、超声波辅助下进行的，其操作方便，萃取效果好，全氟辛酸的收率高。
具体实施方式
本发明的实质性特点可以从下述实施例子中得以实现，但这些实施例子仅作为说明，而不是对本发明进行限制。
实例1：用四氟乙烯五聚体进行萃取
将1份纺织品纯棉样品加入到150 mL具塞三角瓶中，加入30 mL四氟乙烯五聚体，对样品中的全氟辛酸进行萃取，在30℃下，超声波水浴萃取10 min后，过滤并以萃取剂充分冲洗样品残渣，合并滤液，将滤液在旋转蒸发仪中蒸干，用乙腈/水的溶液溶解并定容至2.00mL，用LC-MS进行测定萃取液中全氟辛酸，其收率为70%。
实例2：用六氟丙烯二聚体进行萃取
将1份纺织品纯棉样品加入到150 mL具塞三角瓶中，加入30 mL六氟丙烯二聚体，对样品中的全氟辛酸进行萃取，在30℃下，超声波水浴萃取10 min后，过滤并以萃取剂充分冲洗样品残渣，合并滤液，将滤液在旋转蒸发仪中蒸干，用乙腈/水的溶液溶解并定容至2.00mL，用LC-MS进行测定萃取液中全氟辛酸，其收率为65%。
实例3：用超声波辅助萃取
将1份纺织品纯棉样品加入到150 mL具塞三角瓶中，加入30 mL六氟丙烯三聚体，对样品中的全氟辛酸进行萃取，在30℃下，超声波水浴萃取10 min后，过滤并以萃取剂充分冲洗样品残渣，合并滤液，将滤液在旋转蒸发仪中蒸干，用乙腈/水的溶液溶解并定容至2.00mL，用LC-MS进行测定萃取液中全氟辛酸，其收率为80%。
实例4：多次萃取
将1份纺织品纯棉样品加入到150 mL具塞三角瓶中，加入30 mL六氟丙烯二聚体，对样品中的全氟辛酸进行萃取，在30℃下，超声波水浴萃取30 min后，萃取3次后合并萃取液，过滤并以萃取剂充分冲洗样品残渣，合并滤液，将滤液在旋转蒸发仪中蒸干，用乙腈/水的溶液溶解并定容至2.00 mL。用LC-MS进行测定萃取液中全氟辛酸，其收率为85%。
实例5：用超声波辅助萃取时间
将1份纺织品纯棉样品加入到150 mL具塞三角瓶中，加入30 mL六氟丙烯二聚体，对样品中的全氟辛酸进行萃取，在30℃下，超声波水浴萃取10 min后，过滤并以萃取剂充分冲洗样品残渣，合并滤液，将滤液在旋转蒸发仪中蒸干，用乙腈/水的溶液溶解并定容至2.00mL。用LC-MS进行测定萃取液中全氟辛酸，其收率为84%。
实例6：用六氟丙烯二聚体进行萃取
将1份纺织品皮毛样品加入到150 mL具塞三角瓶中，加入30 mL六氟丙烯二聚体，对样品中的全氟辛酸进行萃取，在30℃下，超声波水浴萃取10 min后，过滤并以萃取剂充分冲洗样品残渣，合并滤液，将滤液在旋转蒸发仪中蒸干，用乙腈/水的溶液溶解并定容至2.00mL，用LC-MS进行测定萃取液中全氟辛酸，其收率为68%。
Claims (6)
1.一种用绿色溶剂萃取纺织品中全氟辛酸的方法，其特征在于将纺织品加入到具塞三角瓶中，加入绿色萃取溶剂，在-10~100℃对纺织品中的全氟辛酸在超声波萃取5~60 min，过滤并以萃取溶剂充分冲洗滤饼，合并萃取液和滤液，在旋转蒸发仪中蒸干，用乙腈/水的溶液溶解并定容至2.00 mL，用LC-MS进行测定萃取液中全氟辛酸，其收率为30~85%。
2.根据权利要求1所述的一种用绿色溶剂萃取纺织品中全氟辛酸的方法，其特征在于绿色萃取溶剂为以下之一：四氟乙烯四聚体、六氟丙烯二聚体、六氟丙烯三聚体、六氟环氧丙烷二聚体、六氟环氧丙烷三聚体。
3.根据权利要求1所述的一种用绿色溶剂萃取纺织品中全氟辛酸的方法，其特征在于萃取温度为30~60 ℃，采用水浴加热。
4.根据权利要求1所述的一种用绿色溶剂萃取纺织品中全氟辛酸的方法，其特征在于萃取时间为10~30 min。
5.根据权利要求1所述的一种用绿色溶剂萃取纺织品中全氟辛酸的方法，其特征在于萃取次数为1~5次。
6.根据权利要求1所述的一种用绿色溶剂萃取纺织品中全氟辛酸的方法，其特征在于纺织品棉、毛、羽绒等。
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