技术摘要：
本发明公开了一种基于石墨烯固相萃取的水体中抗菌剂的检测方法及固相微萃取装置，属于污染物痕量监测技术领域。方法包括：1)对固相微萃取装置中的吸附剂进行活化预处理；2)制备抗菌剂标准溶液，采用HPLC测定并绘制标准曲线；3)待测水样预处理及抗菌剂含量的检测：过滤  全部
背景技术：
三氯生(triclosan，TCS)和三氯卡班(triclocarban，TCC)是通常用于个人护理和 生活用品中的抗菌剂。TCS和TCC世界年产量分别超过1500吨和450吨。它们被广泛添加于肥 皂、牙膏、消毒剂、漱口水、洗发水等洗化用品中。甲基三氯生(M-TCS)是由有氧生物降解而 产生的TCS降解产物之一。M-TCS由于具有更强的亲脂性，因此在环境中比TCS更具持久性。 由于抗菌素的耐药性和生物蓄积性，这些抗菌剂可能会对环境和人类健康造成危害。 由于大规模生产和广泛使用，TCS、TCC以及M-TCS广泛分布于环境中，尤其是在废 水、河流和沉积物中。将这些化合物引入环境的主要来源是污水处理厂排水，在废水处理厂 中，TCS和TCC的废水处理最高平均去除率分别为58～99％和20～75％，而M-TCS在TCS的微 生物降解过程中形成。因此，需要开发合适的分析方法来测定环境基质，尤其是废水中的这 些化合物。 一般废水经过处理后，其中TCS、TCC和M-TCS的含量通常较低，因此，样品前处理对 于从基质组分中净化样品和富集样品至关重要。传统的样品前处理方法包括液-液萃取、索 氏提取、层析、蒸馏、吸附、离心、过滤等，已建立的检测方法则以色谱法，主要是气相色谱 (GC)和高效液相色谱法(HPLC)居多，对应的质谱联用技术(GC/MS或LC/MS)也有报道。其中， 样品的富集、净化处理技术主要基于不同材料的固相萃取(SPE)程序，使之适合不同样品基 质的分析。作为一种非常适用水性样品痕量物质分析的样品处理技术，SPE最大的特点是有 机溶剂消耗少以及节省预处理时间，其技术核心是吸附材料，它决定了SPE萃取的灵敏度和 选择性。 但现有的SPE存在耗时长，需要相对昂贵的SPE色谱柱，并且由于萃取和蒸发过程 中的多步操作可能会丢失分析物等众多问题，萃取效果不理想，进而影响检测结果的准确 性。
技术实现要素：
1.要解决的问题 针对现有水体中抗菌剂含量检测不准确的问题，本发明提供一种基于石墨烯固相 萃取的水体中抗菌剂的检测方法，采用固相微萃取装置，以石墨烯作为固相萃取吸附剂吸 附后解吸，结合基于五氟苯基(PFP)柱的HPLC方法，得以实现水体中TCS、TCC和M-TCS含量的 准确检测。 2.技术方案 为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下： 3 CN 111595989 A 说　明　书 2/8 页 一种基于石墨烯固相萃取的水体中抗菌剂的检测方法，包括以下步骤： 1)固相微萃取装置预处理：利用乙腈对固相微萃取装置中的吸附剂进行活化处 理； 2)制备标准溶液并绘制标准曲线：将抗菌剂溶解在乙腈中得到相应的储备溶液， 加水稀释成具有浓度梯度的系列标准溶液； 将标准溶液直接注入高效液相色谱仪进行分析检测，得到目标化合物的浓度对色 谱峰面积响应值的线性关系即标准曲线； 3)待测水样预处理及抗菌剂含量的检测：利用滤膜对采集的水样进行过滤，随后 利用磷酸盐缓冲液将待测水样的pH值调节至7.0～7.5； 利用固相微萃取装置对待测水样中的抗菌剂进行萃取； 对吸附后的固相微萃取装置进行解吸处理，收集解吸液，直接注入高效液相色谱 仪进行分析检测，将得到的测定值对照标准曲线计算得到待测水样中所含抗菌剂的含量。 优选地，所述的固相微萃取装置为微型固相萃取装置，包括内层萃取膜袋和外层 萃取膜袋，所述内层萃取膜袋装填有石墨烯，作为吸附剂； 所述外层萃取膜袋套设于所述内层萃取膜袋之外，外层萃取膜袋中放置有沉子， 用以实现固相微萃取装置在水下的定位。 优选地，所述内层萃取膜袋和外层萃取膜袋由聚丙烯膜经过三面热封装制备得 到。 优选地，所述石墨烯的量与待萃取的待测水样中抗菌剂含量的关系为：抗菌剂浓 度小于等于1000μg/L时，固相微萃取装置中装填20mg石墨烯。 优选地，所述步骤1)中活化处理具体为：将固相微萃取装置浸泡在乙腈中并进行 超声处理10～15min，超声处理完成后保存在乙腈中直至使用，使用时将固相微萃取装置取 出风干。 优选地，所述步骤3)中利用四氢呋喃对吸附后的固相微萃取装置进行解吸处理， 处理时间为15～20min，解吸过程中伴有超声处理。 优选地，所述步骤3)中的利用固相微萃取装置对抗菌剂进行萃取过程中，对待测 水样同时进行超声及搅拌处理。 优选地，所述搅拌转速为800～820rpm；所述超声频率为20～30kHz。 优选地，所述高效液相色谱仪的分析检测条件为：色谱柱为五氟苯基柱，流动相为 体积比为35：35：30的甲醇、乙腈与水的混合液，流速为1.0mL/min，光电二极管阵列检测器 检测波长为211nm，进样体积为20μL。 优选地，所述抗菌剂包括TCS、TCC或M-TCS中的一种或多种。 本发明还提供一种固相微萃取装置，包括内层萃取膜袋和外层萃取膜袋，所述内 层萃取膜袋装填有石墨烯，作为吸附剂；所述外层萃取膜袋套设于所述内层萃取膜袋之外， 外层萃取膜袋中放置有沉子，用以实现固相微萃取装置在水下的定位；所述内层萃取膜袋 和外层萃取膜袋由聚丙烯膜经过三面热封装制备得到。 3.有益效果 相比于现有技术，本发明的有益效果为： (1)本发明采用固相微萃取装置先将待测水样中的抗菌剂萃取出来，再解吸后进 4 CN 111595989 A 说　明　书 3/8 页 行测定，能够有效富集抗菌剂且解吸至有机溶剂中，克服了水样中抗菌剂分布不均匀或抗 菌剂含量低时采用高效液相色谱检测不准确的技术问题； (2)本发明提供的基于石墨烯固相萃取的水体中抗菌剂的检测方法，所述的固相 微萃取装置为微型固相萃取装置，包括双层萃取膜袋，内层萃取膜袋装填有石墨烯，作为吸 附剂；外层萃取膜袋放置有沉子，可以实现固相微萃取装置在水下的定位，使得整个提取过 程中该设备都保留在样品容器的底部，避免萃取过程中，微型固相萃取装置上浮于液体表 面或粘附在容器壁上，限制了吸附剂与待测水样的混合，影响吸附效果。 (3)本发明提供的基于石墨烯固相萃取的水体中抗菌剂的检测方法，设置有内、外 双层萃取膜袋，更加有效地避免了吸附剂泄露到待测水体中； 吸附剂填充于内层萃取膜袋，沉子放置于外层萃取膜袋，二者分开设置，能够有效 避免因沉子的运动对吸附剂产生推动作用而加剧吸附剂沿着热封装区域的泄漏问题； (4)本发明中提供的基于石墨烯固相萃取的水体中抗菌剂的检测方法，以石墨烯 作为固相萃取吸附剂，结合基于五氟苯基(PFP)柱的HPLC方法，可以实现水体中TCS、TCC和 M-TCS含量的准确检测； 石墨烯作为吸附剂具有以下优势：由于具有较大的表面积，而具有很高的负载能 力，并且其层的两面均可吸附；具有良好的化学稳定性和机械性能；石墨烯层之间的π-π相 互作用强，与含有苯环结构的TCS、TCC和M-TCS具有很强的亲和力，吸附效果强且合成原料 廉价； 高效液相色谱测试中，选用五氟苯基(PFP)色谱柱，归因于PFP固定相中的氟基团 通过氢键与极性尿素基团连接增强了TCC的保留能力，相较于C18、C8、氨基和苯基的色谱 柱，提高了分辨率； (5)本发明提供的基于石墨烯固相萃取的水体中抗菌剂的检测方法，选用乙腈对 固相微萃取装置进行活化处理，有利于加快分析物扩散通过膜，并且乙腈具有调节吸附剂、 清除污染物的作用。 (6)本发明提供的基于石墨烯固相萃取的水体中抗菌剂的检测方法，在萃取前，利 用磷酸盐缓冲液将待测水样的pH值调节至7.0～7.5，避免TCC在酸性条件下尿素基团质子 化，能够有效提升TCC的萃取效果； (7)本发明提供的基于石墨烯固相萃取的水体中抗菌剂的检测方法，选用四氢呋 喃作为解析液，它具有合适的极性(为0.207)来溶解三种分析物，同时它可以直接注入HPLC 色谱柱而不影响运行； (8)本发明提供的基于石墨烯固相萃取的水体中抗菌剂的检测方法，利用固相微 萃取装置对抗菌剂进行萃取过程中，对待测水样或标准溶液同时进行超声及搅拌处理，既 能实现溶液的对流、运动；又能实现吸附剂与溶液的充分接触、还能防止吸附剂的聚集及从 封装线的泄露； 同时进行超声及搅拌处理不仅避免了单一的磁力搅拌辅助萃取时，无法增大吸附 剂传质界面的总面积，对总传质速率的能力提高有限；同时避免了单一的超声波辅助萃取 时，所产生的空化作用若无法保证体系的平均浓度梯度最大化，影响萃取效果的问题； 利用固相微萃取装置对抗菌剂进行萃取过程中，需将搅拌速率需控制在800～ 820rpm，保证吸附剂达到最佳的吸附效果，保证萃取效果；搅拌速率过快，会使搅拌产生的 5 CN 111595989 A 说　明　书 4/8 页 剪切力对空化核所做的功，超过形成空化气泡的拉应力所做的功，导致空化作用被抑制；同 时，搅拌速率过快也会使搅拌涡旋过大，增大溶液小液滴之间碰撞的几率，阻止小液滴粒径 的进一步降低，影响萃取效果。 附图说明 图1为本发明中固相微萃取装置的结构示意图； 图2为对比例1-1中固相微萃取装置的结构示意图； 图3为目标物色谱峰面积对浓度的标准曲线；其中：图3(a)为TCS(0.5～1000μg/L) 标准曲线(y＝0.0119x 0.0674,R2＝0.997)；图3(b)为TCC(0.2～1000μg/L)标准曲线(y＝ 0.0073x 0 .0732 ,R2＝0.990)；图3(c)为M-TCS(0 .5～1000μg/L)标准曲线(y＝0.0089x 0.0747,R2＝0.996)； 图4为实施例1中TCS、TCC和M-TCS液相色谱图；a对应直接进样加标(0.5μg/L)样品 的检测结果，b对应加标样品经本发明实施例1中固相微萃取装置萃取后的进样的检测结 果。 图中：1、外层萃取膜袋；2、内层萃取膜袋；3、吸附剂；4、沉子。