CN109174021B - 一种疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备方法 - Google Patents

一种疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109174021B
CN109174021B CN201810888613.1A CN201810888613A CN109174021B CN 109174021 B CN109174021 B CN 109174021B CN 201810888613 A CN201810888613 A CN 201810888613A CN 109174021 B CN109174021 B CN 109174021B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ionic liquid
hydrophobic ionic
fiber
modified cellulose
cellulose
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810888613.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109174021A (zh
Inventor
孙敏
冯娟娟
王秀琴
田雨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Jinan
Original Assignee
University of Jinan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Jinan filed Critical University of Jinan
Priority to CN201810888613.1A priority Critical patent/CN109174021B/zh
Publication of CN109174021A publication Critical patent/CN109174021A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109174021B publication Critical patent/CN109174021B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28047—Gels

Abstract

本发明公开了一种在玄武岩纤维上制备疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的方法，特别涉及利用离子液体作为疏水剂和交联剂将纤维素气凝胶原位合成到纤维上。这种新方法的特征在于选用玄武岩纤维为载体，再用合成的疏水性离子液体将纤维素气凝胶原位制备到纤维表面。本发明制备的固相微萃取纤维具有机械强度高、涂层稳定性好及萃取性能强的优点，可应用于对药物、环境及生化等样品中痕量疏水性组分的富集分析。

Description

一种疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维 的制备方法
技术领域
本发明涉及一种在纤维载体上制备疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层的固相微萃取纤维的技术。
背景技术
固相微萃取是上世纪九十年代发展起来的集采样、富集、纯化、解析于一体的新型样品前处理技术，具有简便、快速、灵敏、便于自动化和与仪器联用等优点，在环境、食品、药物以及生物分析等领域获得了广泛应用。管内固相微萃取是固相微萃取的一种形式，其核心就是管内的纤维载体和涂层。玄武岩纤维是国家发展的四大功能纤维之一，但因其表面比较光滑，表面能较低，限制了其在萃取方面的应用。
气凝胶是一种由胶体粒子或聚合物分子相互交联构成的具有三维空间网络结构的纳米多孔非晶轻质固体材料，具有大量开放的纳米级孔洞。由于气凝胶具备较低的密度（3-500 kg m-3）、超高的比表面积（200-1000 m2 g-1）、较高的孔隙率（80-99.8％，尺寸为1-100 nm）和较低的热导率等特性，使得气凝胶在吸附、保温、新型催化剂及载体、航空航天和新能源等诸多领域获得广泛应用。纤维素气凝胶主体是多糖气凝胶，除了多孔结构使其具有较大的比表面积外，其本身富含大量羟基，导致亲水性极强，不利于从水中吸附污染物，将纤维素气凝胶进行疏水改性，可提高对疏水性物质的吸附能力。
离子液体具有独特的物理化学性质，如熔点低、液态温度范围宽、蒸汽压低、热稳定性好、溶解和萃取性能优异等，已被应用于气相色谱、液相色谱、毛细管电泳、微萃取等分析化学的各个方面。已有研究表明离子液体是一种萃取性能优异的固相微萃取涂层，能够高效萃取稠环类、酚类、胺类、二甲苯、长链烷烃、脂肪酸甲酯、邻苯二甲酸酯、醚类等。通过合成疏水性的离子液体对纤维素气凝胶进行改性，一方面可以提高涂层的稳定性，另一方面可以改善纤维素气凝胶在萃取疏水性物质方面的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在玄武岩纤维上制备疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层的固相微萃取技术。本发明基于离子液体作为疏水剂，将纤维素气凝胶制备到纤维表面，获得疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层。制备步骤具体如下：
A．疏水性离子液体的合成
在反应器中以摩尔比1:1加入1-辛基咪唑、3-氯丙基三甲氧基硅烷，以二甲基甲酰胺作为溶剂，氮气保护，在110℃下反应1-2天，得到疏水性的离子液体；
B．疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备
在反应器中加入纤维素、硫脲、氢氧化钠和水得到混合溶液，混合溶液中纤维素、硫脲、氢氧化钠的质量比为1:1-2:2.5-3，纤维素的质量百分含量为5-8%，再将疏水性离子液体加入混合溶液中得到反应溶液，反应溶液中纤维素与疏水性离子液体的摩尔比为1:0.5-2，将玄武岩纤维浸没于反应溶液中，再加入质量分数为5%的醋酸形成纤维素水凝胶，静置1-2天取出玄武岩纤维，经冷冻干燥得到疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维。
本发明在步骤A中1-辛基咪唑的质量百分含量为20-25%。
本发明在步骤B中所述的玄武岩纤维与反应溶液的固液比为1 g:85-100 mL。
本发明的另一目的是提供疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层萃取纤维，装填到聚醚醚酮（PEEK）管中制得固相微萃取管，与液相色谱仪在线联用，应用于环境水样中塑化剂污染物的分析检测。
本发明所制备的疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层萃取纤维具有以下优点：
（1）玄武岩纤维作为载体可以有效地改善气凝胶涂层与载体的化学键合，提高了萃取涂层的稳定性；
（2）疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层萃取纤维提高了纤维素气凝胶的疏水作用，有利于对塑化剂进行高效的富集；
（3）疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层萃取纤维填充型萃取管与色谱仪器联用，发展了在线分析方法，降低了系统误差，适应分析化学的发展趋势；
（4）疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层萃取纤维填充型萃取管与色谱仪器联用，大大提高了分析速度，富集倍数可高达1500，大大提高了现有仪器的灵敏度。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，通过实例进行说明：
实施例1：
A．疏水性离子液体的合成
在反应器中以摩尔比1:1加入1-辛基咪唑、3-氯丙基三甲氧基硅烷，1-辛基咪唑的质量百分含量为25%，以二甲基甲酰胺作为溶剂，氮气保护，在110℃下反应2天，得到疏水性的离子液体；
B．疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备
在反应器中加入纤维素、硫脲、氢氧化钠和水得到混合溶液，混合溶液中纤维素、硫脲、氢氧化钠的质量比为1:1:2.5，纤维素的质量百分含量为8%，再将疏水性离子液体加入混合溶液中得到反应溶液，反应溶液中纤维素与疏水性离子液体的摩尔比为1:0.5，将玄武岩纤维浸没于反应溶液中，纤维与反应溶液的固液比为1 g:85 mL，再加入质量分数为5%的醋酸形成纤维素水凝胶，静置1天取出玄武岩纤维，经冷冻干燥得到疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维。
实施例2：
A．疏水性离子液体的合成
在反应器中以摩尔比1:1加入1-辛基咪唑、3-氯丙基三甲氧基硅烷，1-辛基咪唑的质量百分含量为20%，以二甲基甲酰胺作为溶剂，氮气保护，在110℃下反应1天，得到疏水性的离子液体；
B．疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备
在反应器中加入纤维素、硫脲、氢氧化钠和水得到混合溶液，混合溶液中纤维素、硫脲、氢氧化钠的质量比为1:1:3，纤维素的质量百分含量为5%，再将疏水性离子液体加入混合溶液中得到反应溶液，反应溶液中纤维素与疏水性离子液体的摩尔比为1:2，将玄武岩纤维浸没于反应溶液中，纤维与反应溶液的固液比为1 g:90 mL，再加入质量分数为5%的醋酸形成纤维素水凝胶，静置1天取出玄武岩纤维，经冷冻干燥得到疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维。
实施例3：
A．疏水性离子液体的合成
在反应器中以摩尔比1:1加入1-辛基咪唑、3-氯丙基三甲氧基硅烷，1-辛基咪唑的质量百分含量为23%，以二甲基甲酰胺作为溶剂，氮气保护，在110℃下反应1.5天，得到疏水性的离子液体；
B．疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备
在反应器中加入纤维素、硫脲、氢氧化钠和水得到混合溶液，混合溶液中纤维素、硫脲、氢氧化钠的质量比为1:2:3，纤维素的质量百分含量为7%，再将疏水性离子液体加入混合溶液中得到反应溶液，反应溶液中纤维素与疏水性离子液体的摩尔比为1:1，将玄武岩纤维浸没于反应溶液中，纤维与反应溶液的固液比为1 g:100 mL，再加入质量分数为5%的醋酸形成纤维素水凝胶，静置2天取出玄武岩纤维，经冷冻干燥得到疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维。
实施例4：
将70 mg的疏水性离子液体改性的纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维填充到一根长40 cm、内径为0.75 mm的PEEK管中，连接到高效液相色谱仪六通进样阀上，并外接样品溶液输送泵，以1.5 mL min-1的样品流速、20 min的萃取时间将塑化剂分析物萃取到萃取管中，然后转动六通阀用甲醇-水洗脱1 min，将萃取管中的目标分析物洗脱下来，实现了环境中9种塑化剂的在线萃取和在线分析，线性范围达到0.05-50 μg L-1，检测限低至0.01 μgL-1，富集倍数高达1000多倍，将现有仪器直接进样的灵敏度提高了3个数量级。

Claims (2)

1.一种疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备方法，其特征在于，方法依次包括以下A、B两个步骤：
A.疏水性离子液体的合成
在反应器中以摩尔比1:1加入1-辛基咪唑、3-氯丙基三甲氧基硅烷，以二甲基甲酰胺作为溶剂，氮气保护，在110℃下反应1-2天，得到疏水性的离子液体；
B.疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备
在反应器中加入纤维素、硫脲、氢氧化钠和水得到混合溶液，混合溶液中纤维素、硫脲、氢氧化钠的质量比为1:1-2:2.5-3，纤维素的质量百分含量为5-8％，再将疏水性离子液体加入混合溶液中得到反应溶液，反应溶液中纤维素与疏水性离子液体的摩尔比为1:0.5-2，将玄武岩纤维浸没于反应溶液中，再加入质量分数为5％的醋酸形成纤维素水凝胶，静置1-2天取出玄武岩纤维，经冷冻干燥得到疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维；
步骤A中1-辛基咪唑的质量百分含量为20-25％；
步骤B所述的玄武岩纤维与反应溶液的固液比为1g:85-100mL。
2.如权利要求1中所述的一种疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备方法所制备的疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维。
CN201810888613.1A 2018-08-07 2018-08-07 一种疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备方法 Active CN109174021B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810888613.1A CN109174021B (zh) 2018-08-07 2018-08-07 一种疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810888613.1A CN109174021B (zh) 2018-08-07 2018-08-07 一种疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109174021A CN109174021A (zh) 2019-01-11
CN109174021B true CN109174021B (zh) 2021-07-27

Family

ID=64920755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810888613.1A Active CN109174021B (zh) 2018-08-07 2018-08-07 一种疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109174021B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111005223B (zh) * 2019-12-31 2022-05-27 四川文理学院 一种玄武岩纤维基超疏水材料的制备方法、其产品及应用
CN112250319B (zh) * 2020-11-02 2023-04-21 贵阳学院 纤维素纳米纤维-气凝胶复合材料、复合凝胶、复合涂层和石英纤维

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1546192A (zh) * 2003-12-01 2004-11-17 中国科学院生态环境研究中心 一次性固相微萃取离子液体涂层的制备
CN102513064A (zh) * 2011-12-23 2012-06-27 广东工业大学 一种离子液体键合硅胶吸附剂的制备方法及其应用
CN102964625A (zh) * 2012-11-27 2013-03-13 海南大学 一种疏水性块体状纤维素气凝胶隔热材料的制备方法
CN105582893A (zh) * 2015-12-17 2016-05-18 中国科学院生态环境研究中心 一种基于离子液体涂层的固相微萃取头及其制备方法
CN106007654A (zh) * 2016-05-24 2016-10-12 加新科技(深圳)有限公司 一种玄武岩纤维复合纤维素多功能气凝胶材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1546192A (zh) * 2003-12-01 2004-11-17 中国科学院生态环境研究中心 一次性固相微萃取离子液体涂层的制备
CN102513064A (zh) * 2011-12-23 2012-06-27 广东工业大学 一种离子液体键合硅胶吸附剂的制备方法及其应用
CN102964625A (zh) * 2012-11-27 2013-03-13 海南大学 一种疏水性块体状纤维素气凝胶隔热材料的制备方法
CN105582893A (zh) * 2015-12-17 2016-05-18 中国科学院生态环境研究中心 一种基于离子液体涂层的固相微萃取头及其制备方法
CN106007654A (zh) * 2016-05-24 2016-10-12 加新科技(深圳)有限公司 一种玄武岩纤维复合纤维素多功能气凝胶材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109174021A (zh) 2019-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103157453B (zh) 一种羟基瓜环的固相微萃取涂层及其制备方法和应用
Zhang et al. Polydopamine-based immobilization of zeolitic imidazolate framework-8 for in-tube solid-phase microextraction
US6759126B1 (en) Solid phase microextraction fiber structure and method of making
Sun et al. Highly sensitive copper fiber-in-tube solid-phase microextraction for online selective analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons coupled with high performance liquid chromatography
Li et al. Hybrid molecularly imprinted polymers modified by deep eutectic solvents and ionic liquids with three templates for the rapid simultaneous purification of rutin, scoparone, and quercetin from Herba Artemisiae Scopariae
Sun et al. Development of aerogels in solid-phase extraction and microextraction
Zhu et al. Preparation and characterization of porous carbon material-coated solid-phase microextraction metal fibers
CN102489272B (zh) 一种基于聚多巴胺修饰不锈钢丝制备固相微萃取涂层及其制备方法和应用
CN109589937B (zh) 一种自组装多层卟啉有机框架化合物的固相微萃取纤维的制备方法及其应用
CN109174021B (zh) 一种疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备方法
CN109174020B (zh) 一种聚多巴胺改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备方法
CN108273481B (zh) 聚亚苯基-共轭微孔聚合物固相微萃取涂层的制备及其应用
CN103083942A (zh) 一种基于SiO2键合石墨烯的固相微萃取吸附涂层的制备方法
CN109772268A (zh) 一种固相微萃取纤维及其制备方法
Chen et al. High extraction efficiency for polar aromatic compounds in natural water samples using multiwalled carbon nanotubes/Nafion solid-phase microextraction coating
CN109173981A (zh) 一种聚乙烯亚胺功能化二氧化硅气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备方法
Ji et al. Diamond nanoparticles coating for in‐tube solid‐phase microextraction to detect polycyclic aromatic hydrocarbons
WO2000017429A1 (en) Solid phase microextraction fiber structure and method of making
Sun et al. Nanostructured‐silver‐coated polyetheretherketone tube for online in‐tube solid‐phase microextraction coupled with high‐performance liquid chromatography
Feng et al. Basalt fibers functionalized with gold nanoparticles for in‐tube solid‐phase microextraction
Li et al. A hollow microporous organic network as a fiber coating for solid-phase microextraction of short-chain chlorinated hydrocarbons
Moliner-Martinez et al. In-tube solid-phase microextraction
CN109655569B (zh) 一种尿液中苯丙胺类物质的spme-gc检测方法
CN102169109B (zh) 雌激素替代模板分子印迹固相微萃取萃取头的制备方法
CN112755592B (zh) 一种共价有机骨架纳米微球功能化固相微萃取整体柱

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Sun Min

Inventor after: Feng Juanjuan

Inventor after: Wang Xiuqin

Inventor after: Tian Yu

Inventor before: Wang Xiuqin

Inventor before: Sun Min

Inventor before: Feng Juanjuan

Inventor before: Tian Yu

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant