几种新型多孔有机框架材料的制备及其在环境和食品有机污染物残留测定中的应用

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chu573346412
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食品和环境样品中的有机污染物残留问题事关食品安全和人类健康,建立简单、高效的污染物分析方法具有重要意义。然而,由于实际样品中有机污染物残留量低,且基质复杂,仪器直接检测样品中的污染物非常困难。因此,高效的样品前处理技术是必不可少的。由于固相萃取技术(Solid Phase Extraction,SPE)和磁性固相萃取技术(Magnetic Solid-phase Extraction,MSPE)具有操作简便,有机溶剂用量少和效率高等优点,二者已经被应用于食品、环境检测和医药分析等领域。吸附剂是决定SPE和MSPE萃取效率的关键性因素。因此,开发新型、高效的吸附剂具有重要意义。在广泛调研相关文献的基础上,本论文设计并合成了几种多孔有机框架(Porous Organic Framework,POFs)材料,作为SPE和MSPE的吸附剂,结合高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)建立了检测环境和食品样品中痕量有机污染物的几种新方法:1.首次以天然槲皮素为单体,通过简单的偶联反应合成了一种新型磁性多孔有机骨架材料(标记为M-Qu-POF)。该材料具有良好的磁性、固有的多孔性、高的比表面积和亲水结构,对苯基脲除草剂污染物具有很高的吸附能力。通过理论计算研究了吸附机理,证实了在吸附过程中氢键相互作用、π-π相互作用和静电相互作用发挥重要作用。以M-Qu-POF为吸附剂,首次建立了 MSPE-HPLC检测环境水、茶饮料和黄瓜样品中6种苯基脲除草剂的方法。在优化好的实验条件下,获得了宽的线性范围、较低的检出限和较高的富集倍数。该方法已成功应用于环境水、茶饮料和黄瓜样品中苯基脲除草剂的测定,回收率为80.0-118%。结果表明,该方法在检测有机微污染物中具有良好的应用前景。2.以苯胺为调制剂,通过2,4,6-三甲酰基间苯三酚与4,4’,4"-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三苯胺的缩合反应,合成了一种亚胺键连接的共价有机框架材料(TAPT-AN-COF)。制备的材料具有良好的结晶度和规整的形貌,对氯酚(CPs)污染物表现出良好的吸附性能。因此,利用TAPT-AN-COF作为新型SPE吸附剂,固相萃取瓶装水、茶饮料和蜂蜜样品中的4种CPs(2-CP、3-CP、2,3-CPs、2,4-CPs),然后进行HPLC检测。在优化好的条件下,获得较宽的线性范围、较低的检出限和较高的萃取回收率。TAPT-AN-COF与分析物之间的π-堆积和疏水相互作用在吸附过程中起重要作用。该方法在疏水性芳香族化合物的测定中具有较大的应用潜力。3.以环境友好的天然山奈酚为单体,通过一步Friedel-Crafts反应制备了一系列新型羟基功能化超交联聚合物(HCPs-Kae)。制备的HCP-Kae1-24h具有高的比表面积和强亲水性,并对5-硝基咪唑(5-NDZs)有好的吸附性能。因此,采用HCP-Kael-24h作为SPE吸附剂富集甲硝唑、罗硝唑、塞克硝唑、二甲硝咪唑和奥硝唑,建立了检测水、蜂蜜和鱼肉中5-NDZs的HPLC新方法。在最佳条件下,水、蜂蜜和鱼肉的线性范围分别为 0.10-100.0 ngmL-1、1.3-500.0 ngg-1 和 1.7-100.0 ngg-1。该方法对水、蜂蜜和鱼肉的检出限分别为0.03-0.05 ng mL-1、0.4-1.0 ng g-1和0.5-1.0 ng g-1。方法回收率为84%-118%,相对标准偏小于8.9%。建立的方法成功应用于检测环境水、蜂蜜和鱼类样品中的5-NDZs。本研究为利用天然资源作为单体构建吸附剂提供了一种新的策略。4.以杂环苯基咪唑为单体,通过简单的一步Friedel-Crafts alkylation反应合成了三种具有良好孔隙结构和高比表面积的超交联化合物(PI-HCP、DPI-HCP和TPI-HCP)以PI-HCP为SPE吸附剂,结合HPLC-FLD,建立了检测大米和香米样品中黄曲霉毒素(AFs)的新方法。大米和香米样品的线性范围分别为0.02-5.0 ng g-1和0.03-10 ng g-1,检出限分别为 0.006-0.018 ng g-1 和 0.009-0.03 ngg-1。方法回收率在 82.2-113%且相对标准偏差小于9.1%。本研究为高灵敏测定AFs提供了一种新方法。
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