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伴随着工业发展的不断进步,在改善了人们生活水平的同时也带来了许多生态环境问题。4-硝基苯酚作为一种常见的工业原料,在农药制造、纺织行业等领域中应用十分广泛。而且4-硝基苯酚在水中的稳定程度较高,一旦进入到水环境当中,能够存在较长的一段时间,从而对水生生态环境造成危害。四环素类抗生素作为一类适用范围极大的广谱抗生素,它的过度使用和低可生化性也导致了许多环境问题,与4-硝基苯酚类似,四环素也会在水环境中不断富集从而使得水生生态环境安全受到威胁。目前针对环境中的4-硝基苯酚和四环素进行检测的方法大多采用色谱法、色谱-质谱联用法等,这些方法虽然具有良好的检测效果,但是大多依赖于大型仪器,很难实现对污染物的即时检测。因此开发出能够快速、灵敏检测4-硝基苯酚和四环素的检测方法十分有必要。本文的目的是将分子印迹技术与微流控技术相结合,建立高效、便捷、灵敏度高的分析方法,实现对实际环境中的4-硝基苯酚和四环素的快速分析检测,主要研究内容和结果如下:
1.谷胱甘肽保护的纳米金簇的制备
通过一步法合成出的纳米金簇,取代了传统量子点作为荧光材料,其简单的制作过程和低毒性的制作原料,使得其环境友好程度更高,通过表征得知制得的纳米金簇粒径在2.5nm左右,发射光谱也与文献相符。并对其接枝到纸张和棉布不同基质后的荧光效果进行了研究,表明了由谷胱甘肽保护的纳米金簇可以应用于本实验。将其接枝到微流控纸芯片上,其365nm的激发波长使得其既可以在紫外分析仪中进行荧光比色检测又可以在精度更高的荧光仪中进行荧光强度分析,这两种方法均成功用于水样分析,效果良好。
2.基于纳米金簇的分子印迹技术在微流控纸芯片上采用荧光比色法和荧光光度法检测4-硝基苯酚
通过简单环保的合成方法合成出谷胱甘肽保护的纳米金簇,将其接枝到玻璃纤维纸上。结合分子印迹技术,在纳米金簇表面合成出4-硝基苯酚分子印迹聚合物,洗脱4-硝基苯酚分子后,对样品中的4-硝基苯酚进行检测。对接枝了分子印迹聚合物的玻纤纸做了表征,表明材料的形貌规则,接枝效果良好。
在荧光比色法中对影响4-硝基苯酚分子印迹聚合物制备过程的部分因素进行了优化,得到氨基接枝时间为24h,洗脱剂由乙醇担当,洗脱时间为25min和显色反应在10min达到平衡的优化条件。通过在优化条件后进行的显色反应得到了标准曲线,标准曲线的R2为0.992,表明此检测方法在0~30mg/L的范围内对4-硝基苯酚具有良好的线性关系,检测限为0.12mg/L。运用此方法对湖水和海水两种样品进行加标检测,湖水和海水样品的回收率均在90%以上。由此可见此方法性能良好,可以在实际环境中进行4-硝基苯酚的检测。
在荧光光度法检测中,继续对其他影响因素进行优化,得到了金簇接枝4h、4-硝基苯酚模板溶液浓度为3g/L,测试环境为pH为7,吸附反应的平衡时间为2min的优化条件。在此条件下,通过荧光光度仪进行检测,得到了荧光光谱和标准曲线,标准曲线的R2为0.996,说明此方法在0~50μM的范围中对4-硝基苯酚具有良好的线性响应,检测限达到0.34μM。对实际的湖水和海水使用此方法进行检测,湖水和海水样品的回收率均在95%以上。因此可得此方法性能良好,灵敏度高、具有实用性,可以在实际环境中进行4-硝基苯酚的检测。
3.基于纳米金簇的分子印迹技术在微流控纸芯片上荧光光度法检测四环素
以四环素分子作为模板,采用溶胶凝胶法的印记方式,成功制备了四环素分子印迹聚合物,并通过振荡接枝这种方式将其与微流控布芯片结合。结合荧光光谱仪对环境水样中的四环素进行测定。对接枝了四环素分子印迹聚合物的棉布基质做了表征,表明了棉布基质的形貌规则,纳米金簇和四环素分子印迹聚合物能够在其表面进行接枝。对影响实验效果的因素进行了优化,得到棉布基质用0.2mol/L盐酸活化,四环素模板分子量4mg,APTES90μL,测试环境pH为7.5,吸附反应平衡时间为4min的优化条件。将荧光信号的变化与四环素溶液之间的关系作图,得到标准曲线,得到此方法在0~80μM范围内具有线性响应,检测限低至0.96μM,湖水和海水两种样品中的检测回收率在95.6%~105.1%之间。
1.谷胱甘肽保护的纳米金簇的制备
通过一步法合成出的纳米金簇,取代了传统量子点作为荧光材料,其简单的制作过程和低毒性的制作原料,使得其环境友好程度更高,通过表征得知制得的纳米金簇粒径在2.5nm左右,发射光谱也与文献相符。并对其接枝到纸张和棉布不同基质后的荧光效果进行了研究,表明了由谷胱甘肽保护的纳米金簇可以应用于本实验。将其接枝到微流控纸芯片上,其365nm的激发波长使得其既可以在紫外分析仪中进行荧光比色检测又可以在精度更高的荧光仪中进行荧光强度分析,这两种方法均成功用于水样分析,效果良好。
2.基于纳米金簇的分子印迹技术在微流控纸芯片上采用荧光比色法和荧光光度法检测4-硝基苯酚
通过简单环保的合成方法合成出谷胱甘肽保护的纳米金簇,将其接枝到玻璃纤维纸上。结合分子印迹技术,在纳米金簇表面合成出4-硝基苯酚分子印迹聚合物,洗脱4-硝基苯酚分子后,对样品中的4-硝基苯酚进行检测。对接枝了分子印迹聚合物的玻纤纸做了表征,表明材料的形貌规则,接枝效果良好。
在荧光比色法中对影响4-硝基苯酚分子印迹聚合物制备过程的部分因素进行了优化,得到氨基接枝时间为24h,洗脱剂由乙醇担当,洗脱时间为25min和显色反应在10min达到平衡的优化条件。通过在优化条件后进行的显色反应得到了标准曲线,标准曲线的R2为0.992,表明此检测方法在0~30mg/L的范围内对4-硝基苯酚具有良好的线性关系,检测限为0.12mg/L。运用此方法对湖水和海水两种样品进行加标检测,湖水和海水样品的回收率均在90%以上。由此可见此方法性能良好,可以在实际环境中进行4-硝基苯酚的检测。
在荧光光度法检测中,继续对其他影响因素进行优化,得到了金簇接枝4h、4-硝基苯酚模板溶液浓度为3g/L,测试环境为pH为7,吸附反应的平衡时间为2min的优化条件。在此条件下,通过荧光光度仪进行检测,得到了荧光光谱和标准曲线,标准曲线的R2为0.996,说明此方法在0~50μM的范围中对4-硝基苯酚具有良好的线性响应,检测限达到0.34μM。对实际的湖水和海水使用此方法进行检测,湖水和海水样品的回收率均在95%以上。因此可得此方法性能良好,灵敏度高、具有实用性,可以在实际环境中进行4-硝基苯酚的检测。
3.基于纳米金簇的分子印迹技术在微流控纸芯片上荧光光度法检测四环素
以四环素分子作为模板,采用溶胶凝胶法的印记方式,成功制备了四环素分子印迹聚合物,并通过振荡接枝这种方式将其与微流控布芯片结合。结合荧光光谱仪对环境水样中的四环素进行测定。对接枝了四环素分子印迹聚合物的棉布基质做了表征,表明了棉布基质的形貌规则,纳米金簇和四环素分子印迹聚合物能够在其表面进行接枝。对影响实验效果的因素进行了优化,得到棉布基质用0.2mol/L盐酸活化,四环素模板分子量4mg,APTES90μL,测试环境pH为7.5,吸附反应平衡时间为4min的优化条件。将荧光信号的变化与四环素溶液之间的关系作图,得到标准曲线,得到此方法在0~80μM范围内具有线性响应,检测限低至0.96μM,湖水和海水两种样品中的检测回收率在95.6%~105.1%之间。