碳纳米管吸附剂固相萃取富集环境水样中的有机污染物研究背景
碳纳米管(carbon nanotubes, CNT)是一种新型纳米碳质材料，它是化学及材料科学研究领域继C60富勒烯以后的另一重要发现。碳纳米管具有独特的机械性能、电子性能、化学性质和较大的表面积，这些性质在近年来已经引起了人们的高度重视。已有实验证据表明碳纳米管可以强烈吸附二恶英；也有报道认为碳纳米管的内表面可以强烈吸附酶蛋白并使其构像固定下来，从而使其活性得以保持。这种存在于碳纳米管和二恶英及其其他物质分子之间的强烈作用应该归于碳纳米管的独特结构和性质，可能是由于碳纳米管管壁结构中的层状石墨烯碳原子结构与二恶英及其他物质分子结构中的苯环结构之间的强的结合力所致。碳纳米管的管状结构中存在的内外表面使其具有了较大的表面积也是可能的原因。以上事实说明，碳纳米管具有作为固相萃取吸附剂而对某些化合物进行有效萃取的巨大潜力，值得研究探索。正是在这种情况下，本研究首次开展了对多壁碳纳米管作为固相萃取吸附剂的研究探索工作。
研究方法和材料
研究方法采用离线操作方式进行，先将环境水样过柱吸附，然后洗涤、洗脱，再将甲醇或乙腈洗脱液注射进样进行高效液相色谱测定。固相萃取使用的多壁碳纳米管的外径为30到60 nm之间，比表面积为131.74 m2/g。该碳纳米管的高放大扫描电镜照片如图1所示。
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研究内容和结果
初步研究了多壁碳纳米管作为环境水样中污染物高效固相萃取吸附剂的可能性。结果表明多壁碳纳米管可以很容易地从水溶液中定量吸附双酚A、4-壬基酚、4-辛基酚、酞酸二乙酯、酞酸二正丙酯、酞酸二异丁酯和酞酸二环己酯等物质，被吸附于其上的这些物质也可用少量的甲醇或乙腈洗脱下来，据此使用多壁碳纳米管建立了这些物质的固相萃取方法。该萃取方法具有回收率高，穿透体积和富集倍数大，吸附剂耐用等特点。另外，通过比较实验发现：对某些极性较大的物质如双酚A的萃取，多壁碳纳米管的萃取效果优于C18键合硅胶、C60富勒烯与XAD-2共聚物；对另一些物质的萃取，多壁碳纳米管的萃取效果也不亚于C18键合硅胶与XAD-2共聚物。
将该萃取方法与高效液相色谱结合，实现了对一些环境水样如自来水、河水、海水和废水等中的这些物质的分析，方法的检测限对双酚A、4-壬基酚、4-辛基酚、酞酸二乙酯、酞酸二正丙酯、酞酸二异丁酯和酞酸二环己酯等物质分别为0.083、 0.024、 0.018、0.18、0.23、0.48和0.86 ng mL-1。图2是本方法富集后液相色谱测定所得色谱图。
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