一种检测微/纳米塑料及其表面吸附有机污染物的方法

1.本发明涉及痕量污染物检测技术领域，具体为一种检测微/纳米塑料及其表面吸附有机污染物的方法。


背景技术：

2.塑料降解的过程会产生微/纳米塑料，微/纳米塑料高比表面积使得其更容易吸附有机污染物和有毒重金属等污染物。微/纳米塑料吸附有机污染物后形成复合毒性，产生多种危害：生物积累与传递、微/纳塑料本身毒性、浸出化合物和吸附污染物的毒性。因此研究如何快速检测微/纳米塑料和其表面吸附有机污染物已成为当务之急。然而，对环境内微/纳米塑料的分布以及微/纳米塑料对环境中的污染物的吸附及其联合毒性的理解非常有限，部分原因是缺乏将微/纳米塑料从复杂的环境背景中分离和识别的特殊技术，微/纳米塑料本身的信号也会增加其表面吸附的有机污染物的检出难度，因此，目前急需能够检测微/纳米塑料与其表面吸附的有机污染物的技术。


技术实现要素：

3.发明目的：针对上述技术问题，本发明提供了一种检测微/纳米塑料及其表面吸附有机污染物的方法。
4.所采用的技术方案如下：
5.一种检测微/纳米塑料及其表面吸附有机污染物的方法，包括如下步骤：
6.s1：合成sers信号增强剂；
7.s2：利用tlc技术对微/纳米塑料及其表面吸附的有机污染物进行分离；
8.s3：将添加了凝聚剂的sers信号增强剂滴加至tlc板上除微/纳米塑料以外的有机污染物位点上；
9.s4：使用拉曼光谱仪对tlc板进行光谱采集。
10.进一步地，所述有机污染物为芳香胺类化合物，本发明中芳香胺类化合物是指具有一个芳香性取代基的胺，即-nh2、-nh或含氮基团连接到一个芳香烃上，芳香烃的结构中通常含有一个或多个苯环，即氮原子与苯环碳原子之间有化学键直接相连接，可以为苯胺、联苯胺、间苯二胺、对苯二胺等，在此仅仅是举例并不以此为限。
11.进一步地，所述sers信号增强剂为银溶胶或金溶胶。
12.进一步地，所述sers信号增强剂为β-环糊精还原的纳米银溶胶、柠檬酸钠还原的纳米银溶胶或柠檬酸钠还原的纳米金溶胶中的任意一种。
13.进一步地，所述sers信号增强剂为β-环糊精还原的纳米银溶胶。
14.进一步地，所述β-环糊精还原的纳米银溶胶的制备方法如下：
15.将β-环糊精用水溶解后，再加入naoh溶液，升温至70-80℃，搅拌10-20min后，再加入硝酸银溶液，搅拌反应10-40min后，关闭热源，持续搅拌直至反应溶液冷却至室温得到黄色溶液，将黄色溶液水洗后离心即可。
16.进一步地，所述凝聚剂为naoh、nano3、cacl2、kbr、kcl、nacl或naoh溶液、nano3溶液、cacl2溶液、kbr溶液、kcl溶液、nacl溶液中的任意一种。
17.进一步地，所述凝聚剂为nacl溶液。
18.进一步地，所述nacl溶液的摩尔浓度为1.5-50mmol/l。
19.进一步地，利用tlc技术对微/纳米塑料及其表面吸附的有机污染物进行分离时所使用的展开剂为乙酸乙酯、正己烷、甲醇、乙醇、二氯甲烷、石油醚中的任意一种或多种组合，优选为乙酸乙酯。
20.本发明的有益效果：
21.本发明将薄层色谱与表面增强拉曼技术(tlc-sers)联用，实现了微/纳米塑料及有机污染物的共检测，通过添加sers信号增强剂，提升了对有机污染物的检测灵敏度，相对于单一的tlc技术和sers技术，具有以下优异的检测效果：解决了sers检测技术对混合污染物检测与分析的困难，在混合物sers检测中，由于混合物的各个组分对sers光谱均有贡献，很难建立谱峰和单一物质含量的定量关系。通过tlc分离的方法，使得混合物在物理空间上分离，便于建立光谱与物质成分种类和含量较为明确的对应关系；使用tlc-sers不仅仅可以解决光谱解析的困难，也可以解决仅用sers技术会产生高浓度的成分对低浓度成分信号的掩盖，提高了体系的检出限；sers技术的引入，解决了仅用tlc对目标分析物的无特异性和无法准确定量的不足，也解决了对比移值相近的污染物无法分离的问题。
附图说明
22.图1为本发明实施例1中检测微/纳米塑料及其表面吸附有机污染物的方法技术路线示意图；
23.图2-a为本发明实施例1-3中sers信号增强剂的uv-vis紫外可见吸收光谱，其中a为柠檬酸钠还原的纳米银溶胶，b为柠檬酸钠还原的纳米金溶胶，c为β-环糊精还原的纳米银溶胶；
24.图2-b为实施例1-3中sers信号增强剂对间苯二胺的检测效果，其中a为柠檬酸钠还原的纳米银溶胶，b为柠檬酸钠还原的纳米金溶胶，c为β-环糊精还原的纳米银溶胶；
25.由图2-b可知，β-环糊精还原的纳米银溶胶具有最优异的增强效果；
26.图2-c为实施例1中β-环糊精还原的纳米银溶胶的sem照片；
27.图2-d为实施例1中β-环糊精还原的纳米银溶胶的粒径统计；
28.由图2-d可知，β-环糊精还原的纳米银溶胶中的纳米银颗粒的粒径在45nm左右，颗粒粒径分布均匀；
29.图2-e为实施例2中柠檬酸钠还原的纳米银溶胶的sem照片；
30.图2-f为实施例3中柠檬酸钠还原的纳米金溶胶的sem照片；
31.图3-a为实施例1、3-7中不同凝聚剂对sers信号的影响，其中a为naoh溶液，b为nano3溶液，c为cacl2溶液，d为kbr溶液，e为kcl溶液，f为nacl溶液；
32.由图3-a可知，nacl溶液作为凝聚剂时具有最优异的增强效果；
33.图3-b为实施例1、8-12中不同浓度nacl溶液对sers信号的影响，其中a为1.5mmol/l，b为3mmol/l，c为6mmol/l，d为12mmol/l，e为25mmol/l，f为50mmol/l；
34.由图3-b可知，当nacl溶液浓度为50mmol/l时具有最优异的增强效果；
35.图4为实施例1中模拟污染物混合前不同污染物对应的典型拉曼光谱；其中，a为聚苯乙烯(ps，d＝100nm)，b为联苯胺，c为间苯二胺，d为对苯二胺。
36.图5为实施例13中模拟污染物经tlc分离后的不同污染物对应的拉曼光谱，a为聚苯乙烯(ps,d＝200nm)，b为联苯胺，c为间苯二胺，d为对苯二胺。
37.图6为实施例14中模拟污染物经tlc分离后不同污染物对应的拉曼光谱，其中a为聚甲基丙烯酸甲酯(pmma，d＝200nm)，b为联苯胺，c为间苯二胺。
38.图7-a为实施例1中模拟污染物经tlc分离后的不同污染物对应的拉曼光谱；
39.图7-b为实施例15中模拟污染物经tlc分离后的不同污染物对应的拉曼光谱。
40.由图7-a、图7-b对比可知，无论是超纯水配置的模拟污染物还是湖水配置的模拟污染物，本发明方法均有较好的检测效果，说明本发明方法具有实际的应用意义。
具体实施方式
41.实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
42.实施例1：
43.一种检测微/纳米塑料及其表面吸附有机污染物的方法：
44.s1：将400mgβ-环糊精用50ml超纯水溶解后，再加入250μl浓度为1m的naoh溶液，混合溶液升温至80℃，搅拌10min后，再加入2ml浓度为20mmol/l的硝酸银溶液，搅拌反应10min后，关闭热源，持续搅拌直至反应溶液冷却至室温得到黄色溶液，将黄色溶液水洗后离心，得到sers信号增强剂(β-环糊精还原的纳米银溶胶)；
45.s2：将直径为100nm的聚苯乙烯加入超纯水中制成浓度为1g/l的悬液，再与浓度均为50ppm的联苯胺、间苯二胺和对苯二胺等体积混合作为模拟污染物备用，用铅笔在薄层色谱板1.5cm和6cm各划出一条虚线，取模拟污染物，在距底边1.5cm处点样，原点直径不超过5mm，点样后用吹风机将溶液吹干后再进行点样，重复5次，然后将点样后的薄层色谱板在展缸中经乙酸乙酯展开剂进行分离，分离后的薄层色谱板，用254/365nm波长的手持紫外灯定位有机污染物位点的位置；
46.s3：在薄层色谱板上每个有机污染物位点上滴加加入了50mmol/lnacl溶液的sers信号增强剂(除微/纳米塑料的位置)，使用拉曼光谱仪采集每个有机污染物位点的sers光谱，和微/纳米塑料的普通拉曼光谱，基于硅片在520.7cm-1
的主振动峰，校准号拉曼光谱仪(horiba,hr evolution)，将薄层色谱板置于拉曼光谱仪显微镜载物台上，激光光斑聚焦到样品上，选择奥林巴斯50x长焦镜头进行拉曼光谱采集，采集激光光源(λ＝532nm)，激光强度为1％，单次曝光时间为10s，信号累计3次，采集范围50-2500cm-1
，重复5次。
47.微/纳米塑料拉曼成像测试条件为：785nm激光器激发，步长为90μm，积分时间为10s，采用50倍长焦物镜；
48.有机污染物的测试条件为，步长为90μm，积分时间为1s，采用10倍长焦物镜。
49.实施例2：
50.与实施例1基本相同，区别在于，将sers信号增强剂替换为柠檬酸钠还原的纳米银溶胶，制备方法如下：
51.将19mg agno3加入到100ml去离子水中，迅速加热至沸腾，然后加入2ml的
1.00wt.％的柠檬酸钠溶液和0.02wt.％的聚乙烯吡咯烷酮溶液在沸腾时保持30min，冷却至室温，8000rpm转速下离心洗涤即可。
52.实施例3：
53.与实施例1基本相同，区别在于，将sers信号增强剂替换为柠檬酸钠还原的纳米金溶胶，制备方法如下：
54.将100ml，0.25mmol/l的氯金酸水溶液加入到250ml锥形瓶中，用1mhcl和1m naoh调节氯金酸水溶液的ph值为7.0，然后攒拌加热至沸腾，再加入490μl、5.00wt.％的柠檬酸钠水溶液，继续揽拌至溶液变为酒红色，反应过程中冷凝管被使用来防止溶剂的蒸发。
55.实验例3：
56.与实施例1基本相同，区别在于，将凝聚剂替换为相同浓度的naoh溶液。
57.实验例4：
58.与实施例1基本相同，区别在于，将凝聚剂替换为相同浓度的nano3溶液。
59.实验例5：
60.与实施例1基本相同，区别在于，将凝聚剂替换为相同浓度的cacl2溶液。
61.实验例6：
62.与实施例1基本相同，区别在于，将凝聚剂替换为相同浓度的kbr溶液。
63.实验例7：
64.与实施例1基本相同，区别在于，将凝聚剂替换为相同浓度的kcl溶液。
65.实验例8：
66.与实施例1基本相同，区别在于，凝聚剂nacl溶液的浓度调整为1.5mmol/l。
67.实验例9：
68.与实施例1基本相同，区别在于，凝聚剂nacl溶液的浓度调整为3mmol/l。
69.实验例10：
70.与实施例1基本相同，区别在于，凝聚剂nacl溶液的浓度调整为6mmol/l。
71.实验例11：
72.与实施例1基本相同，区别在于，凝聚剂nacl溶液的浓度调整为12mmol/l。
73.实验例12：
74.与实施例1基本相同，区别在于，凝聚剂nacl溶液的浓度调整为25mmol/l。
75.实验例13：
76.与实施例1基本相同，区别在于，用直径为200nm的聚苯乙烯替换直径为100nm的聚苯乙烯。
77.实验例14：
78.与实施例1基本相同，区别在于，用直径为200nm的聚甲基丙烯酸甲酯替换直径为100nm的聚苯乙烯，不加入对苯二胺。
79.实验例15：
80.与实施例1基本相同，区别在于，将用于配置悬液的超纯水用普通湖水代替。
81.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者
替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。