| 题名 | 酚类化合物分子印迹技术及其在环境监测中的应用研究 |
| 作者 | 冯钦忠 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 林金明 |
| 关键词 | 分子印迹技术 酚类化合物 固相萃取 化学发光 高效液相色谱 molecularly imprinting technology phenolic compounds solid phase extraction chemilumuinescence high performance liquid chromatography |
| 其他题名 | Study on Molecularly Imprinting Technology and Its Application in Environmental Determination for phenolic compounds |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 分子印迹技术是一种对模板分子具有特异识别能力的聚合物的制备技术。分 子印迹聚合物对目标分子的识别能力可以和酶--底物、抗体--抗原、受体--激素 等天然分子识别系统相媲美。它是将功能单体在模板分子(目标分子，又称印迹 分子)的存在下交联聚合，然后洗脱除去模板分子。这样制得的聚合物，在立体 空穴和作用位点上与模板分子具有互补的结构，因此在分子识别中有着特殊的选 择性和良好的前景。由于其具有高选择性和高强度(即耐热、耐有机溶剂、耐酸 碱)的优点，而且模板分子可回收重复使用，近年来引起人们的广泛关注。该技 术已成功地用于色谱分离、抗体或受体摸拟、生物传感器以及酶的模拟和催化合 成等诸多领域，显示出良好的应用前景。本文利用分子印迹技术合成酚类化合物 印迹聚合物，富集分离环境样品中的酚类化合物后建立了化学发光或高效液相色 谱定量检测方法。主要工作如下: 第一章：本章首先综述了分子印迹的发展史、分子印迹的基本原理以及制备 方法，然后详述了影响分子印迹聚合物特异性吸附作用的关键因素，评价了分子 印迹聚合物分子识别性能的各种表征方法，最后综述了分子印迹聚合物在酚类化 合物分离富集方面的实际应用，指出了分子印迹技术的现存问题，并展望了分子 印迹技术发展趋势。 第二章：结合分子印迹固相萃取的高选择性以及流动注射化学发光的高灵敏 性的优点，分离富集、检测水体中的痕量2,4-二氯酚。以2,4-二氯酚为模板分子， 4-乙烯基吡啶为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸甲酯为交联剂合成2,4-二氯酚分 子印迹聚合物。该聚合物能选择性地吸附2,4-二氯酚，被吸附的2,4-二氯酚能够 增强微弱的高锰酸钾-鲁米诺化学发光信号，化学发光强度与2,4-二氯酚的浓度成 正比。在0.1—20.0 mg L-1浓度范围内线性关系较好，最低检测线(S/N = 3)为1.8 × 10-2 mg L-1, 用1.4 mg L-1的标准样品连续测定11次的相对标准偏差为3.0% (n = 11)。该方法成功地用于环境水样中痕量2,4-二氯酚的检测。第三章：运用沉淀聚合的方法制备2,4,6-三氯酚分子印迹聚合物微球和亚微 球颗粒，并与本体合成方法制得的聚合物进行对比。影响沉淀聚合方法的各种因 素，包括功能单体的种类与用量、交联剂的种类与用量、聚合温度、致孔剂以及 模板分子与功能单体、交联剂的摩尔比等都进行了详细的研究。紫外-可见分光 光度实验表明，2,4,6-三氯酚分子印迹聚合物微球对模板分子的吸附能力大于亚 微球以及用本体聚会方法得到的聚合物；Freundlich 等温吸附分析方法进一步研 究了微球聚合物具有极强的对模板分子键合的性能；脱附实验表明，80%的模板 分子在最初的2 小时内从微球聚合物中脱附下来，其它的模板分子要在随后的 40 小时才能完全脱附；扫描电子显微镜以及比表面分析研究了各种聚合物的形 貌与多孔性结构。微球聚合物具有单分散好、形状规则等特性，非均匀指数为 0.6647。 第四章：以2,4,6-三氯酚为模板分子，甲基丙烯酸为功能单体，乙二醇二甲 基丙烯酸甲酯为交联剂，采用本体聚合的方法合成2,4,6-三氯酚分子印迹聚合物， 并把此聚合物用作固相萃取的吸附剂，结合高效液相色谱，对环境水样（自来水、 河水以及生活污水）进行富集、分离与定量检测。对影响分子印迹-固相萃取富 集效率的多种因素进行分析评价，优化了富集、分离环境水样中酚类化合物的条 件。用0.4 mg L-1 的2,4,6-三氯酚、苯酚、2,4-二氯酚、4-氯酚、五氯酚的混合溶 液加标实验，对自来水的加标回收率为90% - 98% (RSD: 0.9 ~ 2.3%, n= 3)，对河 水的加标回收率为85% - 105% (RSD: 2.6 ~ 4.9%, n= 3)，对生活污水的加标回收 率为78% - 98% (RSD: 2.6 ~ 5.4%, n= 3)。该方法成功地用于环境水样中痕量酚类 化合物的检测。结果表明，分子印迹固相萃取-高效液相色谱法可以用来直接富 集、分离、检测环境样品中的酚类化合物。 第五章：运用沉淀聚合技术，以2,4,6-三氯酚为模板分子，甲基丙烯酸为功 能单体，二乙烯基苯为交联剂合成2,4,6-三氯酚分子印迹亚微米微球聚合物。用 聚丙烯膜自制微固相萃取装置，并把亚微米微球聚合物用作微固相萃取的吸附 剂，结合高效液相色谱，对环境水样进行富集、分离与定量检测。对影响分子印 迹微固相萃取富集效率的多种因素进行分析评价，优化了富集、分离环境水样中 酚类化合物的条件。仅用含0.3%乙酸的乙腈溶液就可以选择性的淋洗去除干扰 物质。加标实验结果表明，对自来水的加标回收率为88.9% - 102.5% (RSD: 0.8 ~7.8%, n= 3)，对河水的加标回收率为80.0% - 94.0% (RSD: 3.0 ~ 10.0%, n= 3)，对 生活污水的加标回收率为80.0% - 90.5% (RSD: 3.2 ~ 8.8%, n= 3)。该方法已经成 功地用于环境水样中痕量酚类化合物的检测。 第六章：用悬浮聚合技术，以液体石蜡为分散介质，2,4,6-三氯酚为模板分 子，对影响沉淀聚合方法的各种因素，包括功能单体的种类与用量、交联剂的种 类与用量、聚合温度、致孔剂以及模板分子与功能单体、交联剂的摩尔比、液体 石蜡的用量等都进行了详细的研究。采用自制的聚丙烯膜微固相萃取装置，并把 悬浮聚合物用作微固相萃取的吸附剂，结合高效液相色谱，对环境水样（自来水、 河水以及生活污水）进行富集、分离与定量检测。方法的线性范围在0.005-2.0 mg L-1 之间，加标回收率在80.0% - 102.5%。结果表明，分子印迹悬浮聚合物可以用 来直接富集、分离、检测环境样品中的酚类化合物。 第七章：酚类化合物、环境雌激素等是存在于环境中较为常见的持久性有机 污染物，由于其长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性，对人类健康和环 境具有严重危害而日益受到人们的重视。为了弄清楚这些物质在环境介质中的存 在种类以及含量，准确、快速的分析监测方法的建立是环境分析工作者一直追求 的目标。分子印迹聚合物独特的选择性吸附性能与磁性分离技术本身的易操作 性、低成本以及微流控芯片的高效率、高通量等特性的有机结合，可实现环境中 有机污染物的有效富集和分离。分别以2,4,6-三氯酚和雌二醇为模板分子，以 Fe3O4 磁性颗粒为核，采用表面印迹聚合方法，合成对这类化合物具有较高特异 识别性能的磁性分子印迹聚合物微球，在微流控芯片上实现分离富集，同时可结 合高灵敏度的四极杆质谱分析方法，开发出简单、快速并且同时具有富集、分离 效率高、灵敏度高的全新的痕量环境样品监测方法。质谱的分析方法将在后续的 研究中开展。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 公开日期 | 2010-06-04 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/319]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 冯钦忠. 酚类化合物分子印迹技术及其在环境监测中的应用研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009. |
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