[发明专利]一种聚合物吸附剂/醋酸纤维素复合膜材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种聚合物吸附剂/醋酸纤维素复合膜材料及其制备方法与应用。所述复合膜材料的制备方法包括如下步骤：将聚合物吸附剂和醋酸纤维素类高分子溶解于溶剂中得到铸膜液；将所述铸膜液成膜即得所述复合膜材料。本发明复合膜材料能够用于富集和被动收集水体中疏水性有机污染物和亲水性有机污染物；所述疏水性有机污染物或所述亲水性有机污染物的logK_ow位于1.49～9.47之间，K_ow表示辛醇‑水分配系数，如有机磷酸酯阻燃剂、酚类、雌激素、有机磷农药和三嗪类农药等有机化合物。本发明复合膜材料中的聚合物吸附剂对于水环境中微量污染物(通常是纳克每升级别)的被动采集尤其重要，其能富集污染的浓度倍数达10³～10⁶，极大地降低了污染物的检测限。

技术领域

本发明涉及一种聚合物吸附剂/醋酸纤维素复合膜材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着社会环境工业化的加剧，无论是天然水环境还是人工水环境都存在着大量的有毒有害有机污染物。这些污染物的来源很广泛，包括工业排放、农药使用、化石燃料燃烧和生活来源释放等。水体中微量有机污染物的暴露和环境风险研究一直是近年来环境研究的热点，随之而来的是对它们的采集和检测技术的兴起。过去的20年间，水体中有机污染物的被动式采样(Passive sampling)技术也得到了迅猛发展。被动式采样技术具有能降低污染物检测限、测量时间加权平均浓度(Time weighted average concentration,TWAconcentration)、经济高效等优点。多种被动式采样器(Passive sampling devices，PSDs)被开发以用于监测水体中痕量的有毒有害污染物。根据污染物的亲水性和疏水性不同，不同被动式采样器采集的目标污染物的类型也不同，如半透膜被动式采样器(semi-permeable membrane devices，SPMDs)、低密度聚乙烯膜(low density polyethylene，LDPE)、硅胶采样器(Silicon Rubber)和聚甲醛(polyoxymethylene，POM)是针对疏水性有机污染物(log K_ow>3)；极性有机物整合采样器(Polar organic chemical integrativesamplers，POCIS)是针对亲水性有机污染物(log K_ow<4)；化学捕集采样器(Chemcatcher)和固相微萃取技术(Solid phase microextraction，SPME)、根据吸附剂的选择不同可以分别对极性或者非极性有机物进行采集。没有一项单独的采样器能同时针对亲水和疏水性的化合物进行采集。然而，水体中有机污染的种类多样且极性范围宽泛，除了普遍偏疏水性的POPs和普遍偏极性的药物，某些类别化合物如酚类、有机磷酸酯阻燃剂类、雌激素类具有宽范围的log K_ow。另一方面，目前被动采样器均面临着采样周期长的问题，某些高性能的被动采样器如SPMDs和POCIS还面临着制作费用昂贵的问题。

针对以上问题，有必要开发新型的被动式采样器或复合膜，能同时针对疏水性和亲水性的物质进行被动采集。用天然或者人工合成的高分子薄膜，以外界能量或者化学位差为推动力，对双组份或者多组分的溶质与溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法，统称为膜分离法。合成膜可以分为有机(聚合物)膜和无机膜，其中最重要的膜材料是有机物，即聚合物或者大分子。选择何种聚合物作为膜材料并不是随意的，而要根据其特定的结构和性质。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚合物吸附剂/醋酸纤维素复合膜材料及其制备方法与应用，本发明复合膜材料解决了现有富集水体痕量有机污染物的被动式采样器不能同时富集疏水性和亲水性污染物的缺陷，以及目前已有被动式采样器的平衡周期长、制作成本高等缺陷。

本发明所提供的聚合物吸附剂/醋酸纤维素复合膜材料的制备方法，包括如下步骤：

将聚合物吸附剂和醋酸纤维素类高分子溶解于溶剂中得到铸膜液；将所述铸膜液成膜即得所述复合膜材料。