[发明专利]半互穿网络聚合物支撑膜、制备及用于电膜萃取的应用

说明书

本发明涉及一种半互穿网络聚合物支撑膜、制备及用于电膜萃取的应用，属于样品前处理技术领域。制备方法为将多孔聚丙烯膜浸泡于聚二醇类聚合物中，然后进行超声，以促进聚二醇类聚合物与聚丙烯的共混，使线性的聚二醇类聚合物均匀分散到聚丙烯膜的孔洞中；将与聚二醇类聚合物共混的多孔聚丙烯膜在60℃‑100℃条件下反应40h‑100h，从而促进聚二醇类聚合物与聚丙烯之间相互交叉形成一体化交联网络，即得到半互穿网络聚合物支撑膜。利用该半互穿网络聚合物支撑膜代替传统电膜萃取技术中的有机溶剂支撑液膜，完全杜绝了有机溶剂的使用，避免了因有机溶剂挥发带来的萃取效果不稳定以及环境污染问题。

技术领域

本发明属于样品前处理技术领域，具体涉及一种半互穿网络聚合物支撑膜、制备及用于电膜萃取的应用。

背景技术

随着环境和生物样品种类的增加及样品基质的复杂化，样品前处理愈来愈成为样品分析过程中一个至关重要的环节。传统方法如液液萃取、固相萃取，往往操作步骤繁琐，过程复杂，处理时间长，而且还需要使用大量对人体和环境有毒害的有机溶剂，在样品分析领域具有一定的局限性。因此，开发快速、简便、有机溶剂消耗少、环境污染小的样品前处理技术一直都是分析检测研究领域中的热点。近年来，一系列样品前处理方法不断地被开发，成为样品分析过程的新选择。其中，电膜萃取方法由于萃取时间短，有机溶剂用量少，高富集纯化等优势，应用日益广泛。电膜萃取是在液相微萃取的基础上，以电场驱动力代替被动扩散成为萃取主要动力的一种电萃取模式。分析物在电场作用下可从样品溶液快速穿越由高分子多孔膜和有机萃取剂构成的支撑液膜进入接收相实现净化。此支撑液膜的使用，可以避免基质中的杂质穿过，从而具有良好的样品净化能力，可应用于复杂基质中痕量物质的萃取。可见，电膜萃取技术的核心部分是以多孔膜为载体的有机溶剂形成的支撑液膜，它是影响萃取效率和选择性的主要因素。目前常用挥发性低、粘度低的有机溶剂作为支撑液膜，例如带有硝基的芳香烃类溶剂如2-硝基苯辛基醚，长链烷醇如正辛醇、正庚醇等，以及长链酯类溶剂如2-乙基己基磷酸酯等。但在使用过程中，这些有机萃取剂仍然存在挥发问题，造成萃取相损失，从而使传质过程不稳定。另外，虽然这些有机溶剂在电膜萃取中的使用量已经很小，但由于其本身具有的毒性，对环境以及人体健康依然存在着潜在的威胁。与有机溶剂的支撑液膜相比，聚合物液膜不仅可以避免有机萃取剂的使用，还具有良好的稳定性。如专利CN110745913提供了一种高稳定性季铵盐型聚合物离子液体膜，实现对废水中重金属铬(VI)的电膜萃取与富集。但是该离子液体膜的制备过程需要通过有机增塑剂（邻苯二甲酸二辛酯、邻硝基苯基辛基醚或磷酸三丁酯）改性，并在挥发性有机溶剂（四氢呋喃或丙酮）中反应，同样会给环境带来严重的危害，且此类聚合物离子液体膜仅应用于铬(VI)的分离与富集。因此，亟需开发一种绿色环保的、完全无需有机溶剂作为萃取剂的电膜萃取技术，应用该技术能够有效降低有毒有机溶剂对环境与健康造成的污染与危害，同时实现复杂基质中痕量物质的萃取。

发明内容

本发明解决了现有技术中复杂基质中痕量物质的萃取使用有机溶剂存在挥发问题，造成萃取相损失，从而使传质过程不稳定，且具有毒性的技术问题。本发明提供了一种半互穿网络聚合物支撑膜、制备及用于电膜萃取的应用，聚合物支撑膜为聚二醇类聚合物与聚丙烯形成的交联网络结构，该聚合物支撑膜用于电膜萃取，完全无需有机溶剂作为萃取剂，是一种绿色环保的萃取技术，可以应用于复杂基质中痕量物质的萃取。

按照本发明的第一方面，提供了一种半互穿网络聚合物支撑膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）将多孔聚丙烯膜浸泡于聚二醇类聚合物中，然后进行超声，以促进聚二醇类聚合物与聚丙烯的共混，使线性的聚二醇类聚合物均匀分散到聚丙烯膜的孔洞中，减少了聚二醇类聚合物的团聚缠结；

（2）将与聚二醇类聚合物共混的多孔聚丙烯膜在60℃-100℃条件下反应40 h-100h，使聚二醇类聚合物与聚丙烯之间的疏水作用力增加，提高了共混物的界面结合力，从而促进聚二醇类聚合物与聚丙烯之间相互交叉形成一体化交联网络，即得到半互穿网络聚合物支撑膜。