一种利用石墨烯检测水体中有机磷农药残留的方法-山东亚星游戏官网机床有限公司

专利名称：：一种利用石墨烯检测水体中有机磷农药残留的方法
技术领域：
：本发明属于有机磷农药检测
技术领域：
，具体涉及一种利用石墨烯检测水体中有机磷农药残留的方法。
背景技术：
：农药的使用给农业生产带来了高效，但是污染了水体和土壤，给人类的生存造成潜在的威胁。目前有机磷农药使用最广，毒性最大。由于自然界中的基质较复杂，样品大多无法直接检测，往往需要前处理，分离待测物。传统水体中有机磷农药残留检测前处理技术，比如液液分配法，溶剂用量大，既浪费成本，又会对环境和操作人员造成不良影响，而且还要反复萃�。僮鞴瘫冉戏彼�。而固相萃取法，填料用量比较大，小柱事先需要用溶剂预淋活化，浪费溶剂，而且小柱均为一次性的，成本比较高。目前常用于农药残留分析的吸附剂如C18、C8、Florisil、炭黑、PSA等，这些吸附剂用量一般都在几百毫克甚至更多。因此，为了有效控制有机磷农残污染，寻找一种高灵敏度、高准确度、高选择、快速、可靠、范围广、成本低的检测技术是非常必要的。石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二位蜂窝状晶格结构的一种炭质新材料，厚度仅为头发的二十万分之一，是构建其他维数炭质材料(如零维富勒烯，一维碳纳米管，三维石墨)的基本单元。有关碳纳米管作为新型吸附剂在吸附有机污染物质的应用已有广泛的报道，如Long等人报道，碳纳米管可以强烈吸附二噁英，CaiYQ等最先利用碳纳米管作为固相萃取吸附剂萃取水样中的双酚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，李权龙等人利用多壁碳纳米管作为固相萃取吸附剂富集水样中的有机磷农药残留，也表现出了一定的优势。而对于石墨烯目前人们比较关注它在电学、热学和力学等方面的应用，作为具有巨大比表面积的石墨烯在其吸附特性方面少有报道，尤其是作为吸附剂用于吸附水溶液中农药有机污染物质的特性未见报道。
发明内容本发明提供了一种利用石墨烯检测水体中有机磷农药残留的方法，该方法操作简便快速，既避免了反复萃取又避免了预淋活化，而且石墨烯可以重复利用，精确度高。一种利用石墨烯检测水体中有机磷农药残留的方法，具体操作步骤如下(1)萃取取530mg的石墨烯加入到10IOOOmL含有有机磷农药的水样中，其中，水样中有机磷农药的浓度为0.1100μg/L，然后调节PH至311，搅拌静置130分钟；(2)过滤将步骤(1)的水样快速通过过滤器，并且将水抽干；(3)洗脱取215mL洗脱溶剂直接在过滤器上将富集到石墨烯上的有机磷农药洗脱，洗脱速度控制在0.2lOmL/min，然后将洗脱液再通过25g无水硫酸镁或无水硫酸钠；(4)浓缩将步骤(3)的洗脱液在3070°C下旋蒸近干，再用氮气或空气吹干，然后用12mL溶剂定容；(5)检测将定容后的样品进检测仪器进行检测；(6)回收将使用过的石墨烯依次用有机溶剂和蒸馏水进行洗涤，回收再利用。步骤(1)所述有机磷农药选自以下物质中的一种或几种对硫磷，甲基对硫磷，乐果，敌敌畏，敌百虫，内吸磷，甲拌磷，抑草磷，硫线磷，丙线磷，除线磷，三唑磷，三硫磷，蝇毒磷，马拉硫磷，倍硫磷，水胺硫磷，毒死蜱，磷胺，伏杀硫磷，久效磷，亚胺硫磷，甲胺磷，乙酰甲胺磷，丙溴磷，谷硫磷，甲基谷硫磷，乙基谷硫磷，乙基溴硫磷，二嗪磷，杀螟硫磷，异氯磷，百治磷，甲氟磷，水杨硫磷，乙拌磷，灭菌磷，敌瘟磷，乙硫磷，皮蝇磷，地虫硫磷，噻唑磷，虫螨磷，蚜螨磷，碘硫磷，异柳磷，恶唑磷，对溴磷，马拉氧磷，灭蚜磷，杀扑磷，速灭磷，乙基对硫磷，芬硫磷，甲基乙酯磷，乙嘧硫磷，氧嘧啶磷，嘧啶磷，丙虫磷，内吸磷，苯硫磷，氯甲磷，氯甲硫磷，吡唑硫磷，哒嗪硫磷，喹硫磷，硫丙磷，甲基乙拌磷，威菌磷，杀伏磷；步骤⑶中所述洗脱溶剂是选自以下溶剂中的一种正己烧，石油醚，丙酮，甲醇，乙醇，乙腈，乙酸乙酯，苯，甲苯，二氯甲烧，三氯甲烧，环己烧，乙酸乙酯正己烷(VV=3:1)，乙酸乙酯正己烷(VV=21)，乙酸乙酯正己烷(VV=11)，乙酸乙酯正己烷(VV=12)，甲醇乙酸乙酯(VV=31)，甲醇乙酸乙酯(VV=21)，甲醇乙酸乙酯(VV=11)，甲醇乙酸乙酯(VV=13)，丙酮正己烷(VV=31)，丙酮正己烷(VV=21)，丙酮正己烷(VV=11)，丙酮正己烷(VV=12)，丙酮正己烷(VV=15)，二氯甲烷乙腈(VV=41)，二氯甲烷乙腈(VV=21)，二氯甲烷乙腈(VV=I3)，乙酸乙酯丙酮(VV=21)，乙酸乙酯丙酮(VV=11)，乙酸乙酯丙酮(VV=12)；步骤⑷中所述的溶剂是选自以下溶剂中的一种正己烷，乙酸乙酯，丙酮，甲醇，二氯甲烷，三氯甲烷，乙腈；步骤(5)中所述检测仪器是选自以下仪器中的一种GC-FPD，GC-NPD,GC-MS,HPLC-UVD,HPLC-FD，HPLC-RID，HPLC-DAD,HPLC-AD,HPLC-ELSD，HPLC-MS,HPLC-MS-MS；步骤(6)中所述有机溶剂是选自以下有机溶剂中的一种或两种正己烷，石油醚，丙酮，甲醇，乙醇，乙腈，乙酸乙酯，苯，甲苯，二氯甲烷，三氯甲烷，环己烷。本发明的有益效果(1)本发明用石墨烯作为吸附材料，用量少，吸附能力强，制备成本低；(2)本发明操作简便快速，既避免了反复萃取又避免了预淋活化；(3)本发明的溶剂用量少，石墨烯可以重复利用，既环保又节约成本；(4)本发明的准确度高，回收率在70110%之间。图1为三唑磷标样的气相色谱图；图2为三唑磷添加到水样中的回收气相色谱图；图3是七种有机磷农药标样的气相色谱图；图4是七种有机磷农药添加到水样中的回收气相色谱图。具体实施例方式实施例1在IOmL的去离子水中添加三唑磷标准溶液，使其在水中的添加浓度为100μg/L，用稀盐酸将水样的PH调至5，然后在水样中加入石墨烯5mg，搅拌后静置1分钟。然后将水样快速通过过滤装置，抽干后，用2mL的丙酮洗脱，流速控制在lOmL/min，洗脱溶剂过2g无水硫酸钠接入鸡心瓶中，然后在30°C下旋蒸近干，再用氮气吹干，最后用ImL的正己烷定容，倒入进样小瓶后用岛津GC-FPD检测，其中采用RTX-5色谱柱，进样口温度为220°C，检测器温度为260°C，柱温为200°C。使用过的石墨烯用20mL的丙酮洗涤两次，再用50mL蒸馏水洗涤3次回收再利用。三唑磷的添加回收率为93.2%，相对标准偏差(RSD)为2.61%，最小检出限(LOD)为0.02μg/L，三唑磷标样的气相色谱图见图1；三唑磷添加到水样中的回收气相色谱图见图2。实施例2在IOOmL的去离子水中分别添加水胺硫磷，乙拌磷，嘧啶磷，碘硫磷，内吸磷标准溶液，使其在水中的添加浓度均为lOyg/L，用稀氨水将水样的PH调至11，然后在水样中加入石墨烯20mg，搅拌后静置20分钟。然后将水样快速通过过滤装置，抽干后，用IOmL的甲醇乙酸乙酯(VV=11)洗脱，流速控制在0.2mL/min，洗脱溶剂过3g无水硫酸钠接入鸡心瓶中，然后在50°C下旋蒸近干，再用氮气吹干，最后用ImL的乙酸乙酯定容，倒入进样小瓶后用安捷伦GC-MS检测，参数如下HP-5MS柱，进样口温度230°C；柱温70°C保持2min，以20°C/min的速率升至130°C，保持3min，以3°C/min的速率升至280°C，保持3min；离子源温度230°C；四级杆温度150°C；传输线温度280°C；定量离子水胺硫磷(136)，乙拌磷(88)，嘧啶磷(305)，碘硫磷(377)，内吸磷(88)。使用过的石墨烯用IOmL的乙酸乙酯洗涤两次，再用IOmL丙酮洗涤两次，再用50mL蒸馏水洗涤3次回收再利用。五种有机磷农药的添加回收率为依次为87.2%，91.3%，89.5%，95%，83.8%，RSD分别为5.22%，3.85%,7.12%,2.5%,9.37%，LOD均为0.015μg/L。实施例3在500mL的去离子水中添加辛硫磷，丙溴磷，乙基对硫磷标准溶液，使其在水中的添加浓度均为3μg/L，PH调至7，然后在水样中加入石墨烯15mg，搅拌后静置10分钟。然后将水样快速通过过滤装置，抽干后，用5mL的乙酸乙酯正己烷(VV=31)洗脱，流速控制在5mL/min，洗脱溶剂过4g无水硫酸钠接入鸡心瓶中，然后在35°C下旋蒸近干，再用氮气吹干，最后用2mL甲醇的定容，倒入进样小瓶后用岛津HPLC-UVD检测，参数为Hypersil-ODS2色谱柱；流动相V(甲醇)V(水)=7030；流速为1.OmL/min；检测波长254nm；进样体积20μL。使用过的石墨烯用IOmL的正己烷洗涤两次，再用IOmL的乙醇洗涤两次，再用30mL蒸馏水洗涤3次回收再利用，三种有机磷农药的添加回收率依次为90.8%,84.6%,82%,RSD分别为4.47%,5.65%,4.81%,LOD均为5μg/L。实施例4在IOOOmL的去离子水中分别添加敌百虫，敌敌畏，蝇毒磷，乙酰甲胺磷，甲胺磷，毒死蜱，乐果标准溶液，使其在水中的添加浓度均为0.1μg/L，用稀盐酸将PH调至3，然后在水样中加入石墨烯30mg，搅拌后静置30分钟。然后将水样快速通过过滤装置，抽干后，用15mL的二氯甲烷乙腈(VV=21)洗脱，流速控制在2mL/min，洗脱溶剂过5g无水硫酸钠接入鸡心瓶中，然后在40°C下旋蒸近干，再用氮气吹干，最后用ImL乙腈定容，倒入进样小瓶后用安捷伦HPLC-MS-MS检测，参数如下SHISEID0C18柱；柱温35°C，流速600μL/min；梯度洗脱见表1；扫描方式负离子扫描；检测方式多反应监测；电喷雾电压5500V；雾化气压力0.076MPa；气帘气压力0.069MPa；辅助气与碰撞气均为高纯氮气；离子源温度450°C；进样体积20μL；监测离子对、定量离子对、去簇电压、碰撞气体能量见表2。使用过的石墨烯用IOmL的二氯甲烷洗涤两次，再用IOmL的甲醇洗涤两次，再用30mL蒸馏水洗涤3次回收再利用，七种有机磷农药的添加回收率依次为76.6%，83.2%，88.1%，79.5%,80.9%,77.2%,91.3%,RSD分别7.20%,5.88%,9.10%,8.55%,9.03%,5.23%,4.14%，敌百虫，乙酰甲胺磷，甲胺磷LOD均为0.1μg/L，敌敌畏，蝇毒磷，毒死蜱，乐果LOD均为0.05μg/L。表1液相色谱梯度洗脱程序<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2七种有机磷农药质谱参数<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例5在300mL的去离子水中分别添加氧乐果，久效磷，甲基对硫磷，磷胺，马拉硫磷，伏杀硫磷，亚胺硫磷标准溶液，使其在水中的添加浓度均为50μg/L，用稀盐酸将PH调至6，然后在水样中加入石墨烯30mg，搅拌后静置5分钟。然后将水样快速通过过滤装置，抽干后，用7mL的乙酸乙酯丙酮(VV=12)洗脱，流速控制在lmL/min，洗脱溶剂过3g无水硫酸钠接入鸡心瓶中，然后在45°C下旋蒸近干，再用氮气吹干，最后用2mL乙酸乙酯定容，倒入进样小瓶后用岛津GC-FPD检测，参数如下RTX-5色谱柱，进样口温度230°C；检测器温度270°C；柱温120°C保持Imin，以25°C/min的速率升至200°C，保持Omin，以10°C/min的速率升至230°C，保持3min；最后以25°C/min的速度升至260°C保持2min。使用过的石墨烯用IOmL的石油醚洗涤两次，再用IOmL的丙酮洗涤两次，再用30mL蒸馏水洗涤3次回收再利用，七种有机磷农药的添加回收率依次为79.6%，80.4%，85.1%，78.5%，90.3%，92.8%,89.0%,RSD分别为2.81%,4.66%,8.97%,8.57%,9.41%,5.32%,9.05%，氧乐果，久效磷，磷胺，亚胺硫磷LOD均为0.02μg/L,甲基对硫磷，马拉硫磷，伏杀硫磷LOD均为0.015μg/L，可参见图3和4，七种有机磷农药的出峰先后顺序为氧乐果，久效磷，甲基对硫磷，磷胺，马拉硫磷，伏杀硫磷，亚胺硫磷。实施例6在600mL的去离子水中分别添加丙线磷，二嗪磷，灭菌磷，乙嘧硫磷，异柳磷，丙虫磷标准溶液，使其在水中的添加浓度均为20μg/L，用稀氨水将PH调至8，然后在水样中加入石墨烯25mg，搅拌后静置15分钟。然后将水样快速通过过滤装置，抽干后，用12mL的甲醇洗脱，流速控制在8mL/min，洗脱溶剂过3g无水硫酸钠接入鸡心瓶中，然后在70°C下旋蒸近干，再用氮气吹干，最后用2mL二氯甲烷定容，倒入进样小瓶后用安捷伦GC-MS检测，参数如下HP-5MS柱，进样口温度250°C;柱温60°C保持lmin，以20°C/min的速率升至165°C，保持2min，以40°C/min的速率升至240°C，保持Imin，最后以15°C/min的速率升至280°C，保持4min；离子源温度230°C；四级杆温度150°C；传输线温度280°C；定量离子丙线磷(158)，二嗪磷(304)，灭菌磷(130)，乙嘧硫磷(292)，异柳磷(213)，丙虫磷(304)。使用过的石墨烯用IOmL的苯洗涤两次，再用IOmL的乙醇洗涤两次，再用30mL蒸馏水洗涤3次回收再利用，六种有机磷农药的添加回收率依次为80.3%，81.6%，77.2%，75.9%，86.9%，88.0%,RSD分别为6.22%,9.18%,5.85%,6.79%,9.91%,8.46%，丙线磷，二嗪磷，乙嘧硫磷，丙虫磷LOD均为0.015μg/L,灭菌磷，异柳磷LOD均为0.01μg/L。实施例7在900mL的去离子水中分别添加杀扑磷，谷硫磷，虫螨磷，氧嘧啶磷，吡唑磷，杀伏磷标准溶液，使其在水中的添加浓度均为4μg/L，用稀氨水将PH调至9，然后在水样中加入石墨烯12mg，搅拌后静置8分钟。然后将水样快速通过过滤装置，抽干后，用SmL的丙酮正己烷(VV=11)洗脱，流速控制在0.5mL/min，洗脱溶剂过5g无水硫酸镁接入鸡心瓶中，然后在55°C下旋蒸近干，再用氮气吹干，最后用2mL甲醇定容，倒入进样小瓶后用安捷伦HPLC-MS检测，参数如下=AgilentC18柱；柱温室温；流动相含0.2%乙酸的甲醇-水体系；梯度条件025min，甲醇含量由20%增加到90%，2530min，甲醇含量保持在90%，304011^11，甲醇含量为20%；流速500yL/min；离子源ESI(+)；毛细管电压4000kV；雾化气压力0.34MPa；干燥气流量10L/min；干燥气温度350°C；进样体积=IOyL；定量离子杀扑磷(325)，谷硫磷(340)，虫螨磷(306)，氧嘧啶磷(293)，吡唑磷(360)，杀伏磷(390)。使用过的石墨烯用IOmL的三氯甲烷洗涤两次，再用IOmL的丙酮洗涤两次，再用30mL蒸馏水洗涤3次回收再利用，六种有机磷农药的添加回收率依次为78.8%,83.4%,87.2%,76.1%,90.5%,89.2%,RSD分别为8.97%,9.6%,7.36%,5.84%,5.91%,7.73%,谷硫磷，氧嘧啶磷，吡唑磷LOD均为0.2μg/L，杀扑磷，虫螨磷，杀伏磷LOD均为0.1μg/L。权利要求一种利用石墨烯检测水体中有机磷农药残留的方法，其特征在于，按照如下操作步骤进行(1)萃取取5～30mg的石墨烯加入到10～1000mL含有有机磷农药的水样中，其中，水样中有机磷农药的浓度为0.1～100μg/L，然后调节PH至3～11，搅拌静置1～30分钟；(2)过滤将步骤(1)的水样快速通过过滤器，并且将水抽干；(3)洗脱取2～15mL洗脱溶剂直接在过滤器上将富集到石墨烯上的有机磷农药洗脱，洗脱速度控制在0.2～10mL/min，然后将洗脱液再通过2～5g无水硫酸镁或无水硫酸钠；(4)浓缩将步骤(3)的洗脱液在30～70℃下旋蒸近干，再用氮气或空气吹干，然后用1～2mL溶剂定容；(5)检测将定容后的样品进检测仪器进行检测；(6)回收将使用过的石墨烯依次用有机溶剂和蒸馏水进行洗涤，回收再利用。2.根据权利要求1所述的利用石墨烯检测水体中有机磷农药残留的方法，其特征在于，步骤(3)中所述洗脱溶剂为下列溶剂中的一种正己烷，石油醚，丙酮，甲醇，乙醇，乙腈，乙酸乙酯，苯，甲苯，二氯甲烷，三氯甲烷，环己烷，体积比为31、21、11或12的乙酸乙酯和正己烷的混合物，体积比为31、21、11或13的甲醇和乙酸乙酯的混合物，体积比为31、21、11、12或15的丙酮和正己烷的混合物，体积比为41、21或13的二氯甲烷和乙腈的混合物，体积比为21、1;1或12的乙酸乙酯和丙酮的混合物。3.根据权利要求1所述的利用石墨烯检测水体中有机磷农药残留的方法，其特征在于，步骤⑷中所述的溶剂为以下溶剂中的一种正己烧，乙酸乙酯，丙酮，甲醇，二氯甲烧，三氯甲烷或乙腈。4.根据权利要求1所述的利用石墨烯检测水体中有机磷农药残留的方法，其特征在于，步骤(5)中所述检测仪器为以下仪器中的一种GC-FPD，GC-NPD,GC-MS，HPLC-UVD,HPLC-FD,HPLC-RID,HPLC-DAD，HPLC-AD，HPLC-ELSD，HPLC-MS或HPLC-MS-MS。5.根据权利要求1所述的利用石墨烯检测水体中有机磷农药残留的方法，其特征在于，步骤(6)中所述有机溶剂为以下溶剂中的一种或两种正己烷，石油醚，丙酮，甲醇，乙醇，乙腈，乙酸乙酯，苯，甲苯，二氯甲烷，三氯甲烷和环己烷。全文摘要本发明公开了一种属于有机磷农药检测
技术领域：
利用石墨烯检测水体中有机磷农药残留的方法。该方法采用石墨烯吸附水体中的有机磷农药，然后经过过滤、洗脱、浓缩和检测实现对水体中有机磷农药残留的检测。使用过的石墨烯依次用有机溶剂和蒸馏水洗涤后可再次使用。本发明使用的石墨烯作为吸附材料，用量少，吸附能力强，制备成本低；而且操作简便快速，既避免了反复萃取又避免了预淋活化；既环保又节约成本；此外，本发明的准确度高，回收率在70～110％之间。文档编号G01N1/28GK101832991SQ201010184759公开日2010年9月15日申请日期2010年5月20日优先权日2010年5月20日发明者孟丽萱,张红艳,王倩,辛卓,马永强申请人:中国农业大学

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一种利用石墨烯检测水体中有机磷农药残留的方法