专利名称：一种捕集水溶液中有机化合物的方法
技术领域：
本发明涉及一种捕集水溶液中有机化合物的方法，特别是一种在电场下采用离子型表面活性剂捕集水溶液中有机化合物的方法。
背景技术：
在分析样品的预处理、化工产品的纯化、生化试剂的制备和有机物污染废水的处 理过程中，往往需要自水溶液中捕集有机化合物。捕集水溶液中的有机物有利于实现对水 样中有机分析物的富集、化工产品和生化试剂的精制和有机物污染废水的净化。文献报道 和实际应用中的捕集水溶液中有机化合物的方法有液-液萃取、固相萃取、浊点萃取、膜过 滤和吸附方法等。其中液_液萃取使用溶剂多易燃和/或具有毒性，固相萃取成本颇高，而 浊点萃取分相需加热且费时。
发明内容
本发明的目的在于提供一种捕集水溶液中有机化合物的方法。本发明方法通过施加直流电场驱动离子型表面活性剂集合体在满足等速电泳的 条件下移动，以限制离子型表面活性剂集合体在水中的分散，从而实现离子型表面活性剂 集合体对水溶液中有机化合物的捕集。根据上述机理，本发明采用如下技术方案一种捕集水溶液中有机化合物的方法，其特征在于该方法以惰性金属材料为电 极，将前导电解质水溶液、含有待捕集有机物的水溶液、离子型表面活性剂水溶液和尾随电 解质水溶液依次放入电解池中，要求前导电解质中的前导离子的淌度 > 离子型表面活性剂 集合体的淌度>尾随电解质中尾随离子的淌度，满足等速电泳条件；然后施加IOV 30kV 的直流电压；当表面活性剂集合体在电场驱动下迁移通过含有待捕集有机物的水溶液时， 迅速取出富含表面活性剂的溶液部分，即实现了对水溶液中有机化合物的捕集。上述的表面活性剂为阴离子表面活性剂，前导电解质为含有氯离子的酸或盐、溴 离子的盐、碘离子的盐或硝酸盐，其水溶液的浓度范围为0. 02 2mol/L ；所述的尾随电解 质为羧酸盐或氨基磺酸类化合物，其水溶液的浓度范围为0. 02 2mol/L ；阴离子表面活性 剂水溶液的浓度介于其临界胶束浓度和所述的前导电解质水溶液的浓度之间；并且阳极和 阴极分别与前导电解质溶液和尾随电解质溶液接触。上述的含有氯离子的酸或盐为盐酸、氯化钠、氯化钾、氯化锂、氯化铵；所述的溴 离子的盐为溴化钠、溴化钾、溴化锂、溴化铵；所述的碘离子的盐为碘化钠、碘化钾、碘化 铵；所述的硝酸盐为硝酸钠、硝酸钾、硝酸锂或硝酸铵。上述的阴离子表面活性剂为碱金属的烷基硫酸盐、铵离子的烷基硫酸盐或烷基磺 酸盐。上述的碱金属的烷基硫酸盐为十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸锂；所述的铵离子 的烷基硫酸盐为十二烷基硫酸铵；所述的烷基磺酸盐为十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。上述的羧酸盐为葡萄糖酸盐；所述的氨基磺酸类化合物为三(N-吗啉基)丙磺酸、 二(N-吗啉基)乙磺酸或4-羟乙基哌嗪乙磺酸。上述的表面活性剂为阳离子表面活性剂，前导电解质为盐酸、硝酸、硫酸及其碱金 属盐，其水溶液的浓度范围为0. 1 2mol/L ；该阳离子表面活性剂水溶液的浓度介于其临 界胶束浓度和所述的前导电解质水溶液的浓度之间；所述的尾随电解质为氨基酸，其水溶 液的浓度范围为0. 1 2mol/L ；并且阴极和阳极分别与前导电解质溶液和尾随电解质溶液 接触。上述的阳离子表面活性剂为氯化直链烷基的季铵盐或溴化直链烷基的季铵盐。上述的氯化直链烷基的季铵盐为十六烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵 或十二烷基三甲基氯化铵；所述的溴化直链烷基的季铵盐为十六烷基三甲基溴化铵、十四 烷基三甲基溴化铵或十二烷基三甲基溴化铵。上述的氨基酸为丙氨酸、组氨酸、缬氨酸或亮氨酸。本方法具有操作简便、避免使用易燃和有毒有机溶剂和成本低的应用特点。
图1为实施例一所捕集的芳酮体系的高效液相色谱图。其中曲线a为捕集前芳酮水溶液的色谱曲线；曲线b为捕集后芳酮水溶液的色谱曲线；曲线c为捕集后分离出的富含十二烷基硫酸钠(SDS)集合体的溶液部分的色谱曲 线.
一入 ，峰1为苯戊酮色谱峰，峰2为苯己酮色谱峰。图2为实施例二所捕集的萘醇体系的高效液相色谱图。其中曲线a为捕集前萘醇水溶液的色谱曲线；曲线b为捕集后萘醇水溶液的色谱曲线；曲线c为捕集后分离出的富含十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)集合体的溶液部分 的色谱曲线；峰1为萘甲醇色谱峰，峰2为萘乙醇色谱峰。图3为实施例三所捕集的芳酮体系的高效液相色谱图。其中曲线a为捕集前芳酮水溶液的色谱曲线；曲线b为捕集后芳酮水溶液的色谱曲线；曲线c为捕集后分离出的富含十二烷基苯磺酸钠(SDBS)集合体的溶液部分的色 谱曲线；峰1为苯戊酮色谱峰，峰2为苯己酮色谱峰。
具体实施例方式现将本发明的实施例叙述于后。实施例一把lmol/L的NaCl作为前导电解质溶液、500mmol/L的葡萄糖酸钠 (GANa)作为尾随电解质溶液、lOOmmol/L的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液和含有两种有机芳酮化合物(苯戊酮和苯己酮)各lmg/L的水溶液放入玻璃材质的电解池中，各溶液在电解 池中的排布顺序如下(短线连接的两种溶液相互接触)NaCl (lmol/L)-芳酮水溶液(各 lmg/L) -SDS (1 OOmmo 1/L) -GANa (500mmol/L)电解 池直流电源的阳极与NaCl溶液接触而阴极与GANa溶液接触。加300V直流电压驱动SDS 集合体直至几乎通过全部芳酮水溶液为止，迅速取出富含SDS集合体的溶液部分。关闭电 源。为了检验本发明方法捕集水溶液中苯戊酮和苯己酮的效果，在相同色谱条件下分 别对捕集前和捕集后的芳酮水溶液及分离出的富含SDS集合体的溶液部分进行了高效液 相色谱分析，所得色谱图见图1。图1中曲线a为捕集前芳酮水溶液的色谱曲线；曲线b为 捕集后芳酮水溶液的色谱曲线；曲线c为捕集后分离出的富含SDS集合体的溶液部分的色 谱曲线。通过比较图1中的三条色谱曲线可知，芳酮水溶液中的大部分苯戊酮和苯己酮被 捕集到富含SDS集合体的溶液部分，捕集后芳酮水溶液中比捕集前芳酮水溶液中的苯戊酮 和苯己酮浓度显著降低。实施例二 把lmol/L的NaCl作为前导电解质溶液、500mmol/L的β -丙氨酸作为 尾随电解质溶液、lOOmmol/L的十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)溶液和含有两种萘醇化合物 (萘甲醇和萘乙醇)各lmg/L的水溶液放入玻璃材质的电解池中，各溶液在电解池中的排布 顺序如下(短线连接的两种溶液相互接触)NaCl (lmol/L)-萘醇水溶液(各 lmg/L) -CTAC (IOOmmo 1/L) - β -丙氨酸(500mmol/ L)电解池直流电源的阳极与β-丙氨酸溶液接触而阴极与NaCl溶液接触。加300V直流电 压驱动CTAC集合体直至几乎通过全部萘醇水溶液为止，迅速取出富含CTAC集合体的溶液 部分。关闭电源。为了检验本发明方法捕集水溶液中萘甲醇和萘乙醇的效果，在相同色谱条件下分 别对捕集前和捕集后的萘醇水溶液及分离出的富含CTAC集合体的溶液部分进行了高效液 相色谱分析，所得色谱图见图2。图2中曲线a为捕集前萘醇水溶液的色谱曲线；曲线b为 捕集后萘醇水溶液的色谱曲线；曲线c为捕集后分离出的富含CTAC集合体的溶液部分的色 谱曲线。通过比较图2中的三条色谱曲线可知，萘醇水溶液中的大部分萘甲醇和萘乙醇被 捕集到富含CTAC集合体的溶液部分，捕集后萘醇水溶液中比捕集前萘醇水溶液中的萘甲 醇和萘乙醇浓度显著降低。实施例三把lmol/L的NaCl作为前导电解质溶液、500mmol/L的葡萄糖酸钠 (GANa)作为尾随电解质溶液、lOOmmol/L的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液和含有两种有芳 酮化合物(苯戊酮和苯己酮)各lmg/L的水溶液放入玻璃材质的电解池中，各溶液在电解 池中的排布顺序如下(短线连接的两种溶液相互接触)NaCl (lmol/L)-芳酮水溶液(各 lmg/L)-SDBS(IOOmmo 1/L)-GANa(500mmol/L)电解 池直流电源的阴极与GANa溶液接触而阳极与NaCl溶液接触。加300V直流电压驱动SDBS 集合体直至几乎通过全部芳酮水溶液为止，迅速取出富含SDBS集合体的溶液部分。关闭电 源。为了检验本发明方法捕集水溶液中苯戊酮和苯己酮的效果，在相同色谱条件下分别对捕集前和捕集后的芳酮水溶液及分离出的富含SDBS集合体的溶液部分进行了高效液 相色谱分析，所得色谱图见图3。图3中曲线a为捕集前芳酮水溶液的色谱曲线；曲线b为捕集后芳酮水溶液的色谱曲线；曲线C为捕集后分离出的富含SDBS集合体的溶液部分的色 谱曲线。通过比较图3中的三条色谱曲线可知，芳酮水溶液中的大部分苯戊酮和苯己酮被 捕集到富含SDBS集合体的溶液部分， 捕集后芳酮水溶液中比捕集前芳酮水溶液中的苯戊 酮和苯己酮浓度显著降低。
权利要求
一种捕集水溶液中有机化合物的方法，其特征在于该方法以惰性金属材料为电极，将前导电解质水溶液、含有待捕集有机物的水溶液、离子型表面活性剂水溶液和尾随电解质水溶液依次放入电解池中，要求前导电解质中的前导离子的淌度＞离子型表面活性剂集合体的淌度＞尾随电解质中尾随离子的淌度，满足等速电泳条件；然后施加10V～30kV的直流电压；当表面活性剂集合体在电场驱动下迁移通过含有待捕集有机物的水溶液时，迅速取出富含表面活性剂的溶液部分，即实现了对水溶液中有机化合物的捕集。
2.根据权利要求1所述的捕集水溶液中有机化合物的方法，其特征在于所述的表面活 性剂为阴离子表面活性剂，前导电解质为含有氯离子的酸或盐、溴离子的盐、碘离子的盐或 硝酸盐，其水溶液的浓度范围为0. 02 2mol/L ；所述的尾随电解质为羧酸盐或氨基磺酸类 化合物，其水溶液的浓度范围为0. 02 2mol/L ；阴离子表面活性剂水溶液的浓度介于其临 界胶束浓度和所述的前导电解质水溶液的浓度之间；并且阳极和阴极分别与前导电解质溶 液和尾随电解质溶液接触。
3.根据权利要求2所述的捕集水溶液中有机化合物的方法，其特征在于所述的含有氯 离子的酸或盐为盐酸、氯化钠、氯化钾、氯化锂、氯化铵；所述的溴离子的盐为溴化钠、溴 化钾、溴化锂、溴化铵；所述的碘离子的盐为碘化钠、碘化钾、碘化铵；所述的硝酸盐为硝 酸钠、硝酸钾、硝酸锂或硝酸铵。
4.根据权利要求2所述的捕集水溶液中有机化合物的方法，其特征在于所述的阴离子 表面活性剂为碱金属的烷基硫酸盐、铵离子的烷基硫酸盐或烷基磺酸盐。
5.根据权利要求4所述的捕集水溶液中有机化合物的方法，其特征在于所述的碱金属 的烷基硫酸盐为十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸锂；所述的铵离子的烷基硫酸盐为十二烷 基硫酸铵；所述的烷基磺酸盐为十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
6.根据权利要求2所述的捕集水溶液中有机化合物的方法，其特征在于所述的羧酸盐 为葡萄糖酸盐；所述的氨基磺酸类化合物为三(N-吗啉基)丙磺酸、二(N-吗啉基)乙磺酸 或4-羟乙基哌嗪乙磺酸。
7.根据权利要求1所述的捕集水溶液中有机化合物的方法，其特征在于所述的表面活 性剂为阳离子表面活性剂，前导电解质为盐酸、硝酸、硫酸及其碱金属盐，其水溶液的浓度 范围为0. 1 2mol/L ；该阳离子表面活性剂水溶液的浓度介于其临界胶束浓度和所述的前 导电解质水溶液的浓度之间；所述的尾随电解质为氨基酸，其水溶液的浓度范围为0. 1 2mol/L;并且阴极和阳极分别与前导电解质溶液和尾随电解质溶液接触。
8.根据权利要求7所述的捕集水溶液中有机化合物的方法，其特征在于所述的阳离子 表面活性剂为氯化直链烷基的季铵盐或溴化直链烷基的季铵盐。
9.根据权利要求8所述的捕集水溶液中有机化合物的方法，其特征在于所述的氯化 直链烷基的季铵盐为十六烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵或十二烷基三甲基氯 化铵；所述的溴化直链烷基的季铵盐为十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵或 十二烷基三甲基溴化铵。
10.根据权利要求7所述的捕集水溶液中有机化合物的方法，其特征在于所述的氨基 酸为丙氨酸、组氨酸、缬氨酸或亮氨酸。
全文摘要
本发明涉及一种捕集水溶液中有机化合物的方法。该方法以惰性金属材料为电极，将前导电解质水溶液、含有待捕集有机物的水溶液、离子型表面活性剂水溶液和尾随电解质水溶液依次放入电解池中，要求前导电解质中的前导离子的淌度＞离子型表面活性剂集合体的淌度＞尾随电解质中尾随离子的淌度，满足等速电泳条件；然后施加10V～30kV的直流电压；当表面活性剂集合体在电场驱动下迁移通过含有待捕集有机物的水溶液时，迅速取出富含表面活性剂的溶液部分，即实现了对水溶液中有机化合物的捕集。本方法具有操作简便、避免使用易燃和有毒有机溶剂和成本低的应用特点。
文档编号C02F1/48GK101823782SQ201010152329
公开日2010年9月8日 申请日期2010年4月20日 优先权日2010年4月20日
发明者吕隽, 王田霖, 覃业欣 申请人:上海大学