基于深共熔溶剂的泡腾辅助微萃取技术建立及其在环境中痕量紫外线吸收剂检测中的应用开题报告

紫外线

紫用外线是一种电磁波，具有消毒杀菌、促进植物生长、促进动物体维生素D生成、骨骼发育等作用

过量紫外线照射可以破坏细胞DNA，甚至使细胞产生癌变紫外线也会对常见材料造成损伤。

为了避免和减少紫外线造成的伤害和损失, 紫外线吸收剂的应用越来越广泛。

紫外线吸收剂

紫外线吸收剂是目前应用最广的一类光稳定剂，按其结构可分为水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类等，工业上应用最多的为二苯甲酮类和苯并三唑类。紫外线吸收剂（UV filter）对长波段（UVA）和中长波段（UVB）的紫外线有很强的摩尔消光系数，经常被添加在防晒霜等化妆品中起到保护皮肤免受紫外线伤害的作用[1]。研究表明，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮等15种紫外线吸收剂有毒有害，长期摄入将对机体的生殖、发育、神经系统、免疫系统等产生多方面影响［2,3］。因此需要准确检测环境中紫外线吸收剂的含量，但是因为环境中的紫外线吸收剂浓度在ng/L水平，无法通过仪器直接测量，同时环境基质相对复杂，会影响目标物质的准确测定，因此需要对采集的样品进行富集、浓缩与净化等前处理。

但是实验室使用的传统的萃取方法如固相微萃取技术(Solid phase microextraction, SPME)基于采用涂有固定相的熔融石英纤维来吸附、富集样品中的待测物质操作繁琐，费用高，有机溶剂用量大，而分散液-液微萃取(Dispersed liquid-liquid microextraction, DLLME)有机溶剂整体使用量少，符合绿色化学的需要。但是传统的DLLME需要使用甲苯等毒性较高的有机溶剂为萃取剂，对环境和人体造成危害，因此需要寻找新型的绿色萃取剂。深共熔溶剂(DES)作为一种低共熔混合物,由于具有廉价易得、蒸汽压低、无毒性、不易燃、可生物降解、可调控以及易循环使用等优点,逐渐成为一种新型的绿色溶剂或催化剂。而且DES的性质会随着氢键供体和氢键受体的化学数量比而改变，因此可以进行不同组分的种类筛选和配比，符合绿色化学的需要。

1、紫外线吸收剂检测的研究现状：

紫外线吸收剂广泛应用在人们生活的各方面, 如化妆品、油墨、涂料、塑 料、纺织品中, 不可避免地会通过各种途径进入雨水、生活污水、工业污水中, 进而进入河水、湖水等地表水中。紫外线吸收剂大量进入地表水中, 会影响生物和人体的健康[10-12]。对紫外线吸收剂进行定量检测和分析是开展相关研究的基础, 然而相关的检测方法的研究还不多, 文献报道多是对化妆品、油墨等中紫外线吸收剂的检测,对地表水等环境中紫外线吸收剂的检测方法研究还很缺乏。据文献报道, 紫外线吸收剂的定性、定量方法主要有高效液相色谱法(HPLC) [13-16]和气相色谱法[17-19]等。但是，环境样品成分复杂，基质干扰物多，无法直接通过相关仪器进行检测，因此必须在分析检测前选择合适的样品前处理技术以分离富集样品中的目标化合物[20]。

2、DESs合成相关研究现状

在现代分析化学中，过程中往往使用大量对环境造成污染、对人体有害的挥发性有机溶剂的方法逐渐被取代。新近发现的深共熔溶剂(Deep eutectic solvents, DES)作为一类新型的绿色溶剂，是由一定化学计量比的氢键受体(Hydrogen bond acceptor, HBA)和氢键供体(Hydrogen bond donor，HBD)在一定条件下进行结合产生的一种室温下均一稳定液体混合体系，最早由 Abbott[21]等人在 2003 年首次合成报道。深共熔溶剂具有低挥发性、低熔点、高热稳定性、选择性溶解能力以及合成简单、成本低、可生物降解、环境友好等诸多优点[22-24]，可以作为新型萃取溶剂用于样品前处理的技术开发中。深共熔溶剂具有可调节的物理性质。因此，对其物理性质进行研究对深共熔溶剂的应用具有重要意义。深共熔溶剂的物理性质主要取决于氢键供体，与 HBD 的类型、ChCl和 HBD 的物质的量比密切相关[25]。

3、样品前处理方法具体的研究现状

环境样品中基质成分相对较为复杂，干扰物质比较多，而且容易受到环境影响而产生变化，而分析方法的灵敏度、效率和可靠性通常取决于样品的预处理过程。因此，如何有效的对样品中各种杂质进行去除是环境分析化学面临的一个重要问题。然而，传统的样品制备方法如经典的液-液萃取(LLE)和固相萃取(SPE)成本较高，操作繁琐。耗时较长，而且在样品处理过程中需要使用大量的有机溶剂，对实验室工作人员环境都有较大的危害。目前，环境样品中污染物检测的样品前处理技术主要有固相萃取(Solid phase extraction, SPE)[26, 27]、固相微萃取(Solid phase microextraction, SPME)[28]、液液萃取(Liquid-liquid extraction, LLE)[29, 30]、分散液液微萃取(Dispersed liquid-liquid microextraction, DLLME)[31] 离子液体分散液液微萃取(IL-DLLME)[32]，微分散固相萃取(m-μSPE)[33]，中空纤维液-液微萃取 (HF-LLME)[34]和固相微萃取(SPME)[35]等。SPME 可以较好地去除基质效应，但是存在操作繁琐，费用高，有机溶剂用量较大等缺点。2006年 Rezaee等[36]建立的 DLLME技术操作简单，价格低廉，仅用少量有机溶剂，可以很好的弥补 SPME 的不足。但是，DLLME 仍需一定量的有机溶剂作为分散剂，因此研究者们正在寻求不需要有机溶剂的新型分散方法。泡腾辅助分散技术无需借助有机溶剂，通过碳酸钠等碱源与乙酸等酸源之间简单的无机反应产生的CO2气泡为驱动力，使萃取剂快速均匀地分散在水样中，整个过程仅需几十秒钟即可达到好的萃取效率，具有操作简单、快速、低成本、绿色环保等特点，目前正越来越多的应用于环境样品前处理之中[9,37]。

意义：

目前新型绿色深共熔溶剂的研究和应用尚处于实验室研究阶段。作为一类新型深共熔溶剂，新型绿色深共熔溶剂具有制备简便、成本低、毒性低、无毒、可循环使用、溶解性好、不易挥发等特点，在电沉积、萃取分离、催化反应、纳米材料制备等诸多领域展现出良好的发展前景。

通过深共熔溶剂萃取的样品前处理方式建立了的高效液相色谱分析方法。该方法分析时间短、灵敏度高、选择性好、回收率高适用于河流、土壤中紫外线吸收剂的定量检测同时为绿色环保试剂-深共熔溶剂的应用领域提供了新的选择和参考。

本研究通过响应面法精确优化深共熔溶剂合成的最佳条件，以求特异性合成符合萃取剂要求的疏水性室温深共熔溶剂并结合无需有机溶剂的泡腾分散技术建立绿色环保的样品前处理技术并应用于温州市多处河流及水源地水库环境中紫外线吸收剂的分析检测中，为其快速检测提供理论基础和技术支持，对水体环境可持续发展，居民健康具有重要的科学意义。

实施必要性：

传统有机溶剂使用量大意味着经济消耗也大，再加上易残留和污染环境等特点，使用时提高使用效率，在使用后清理残留，减少污染方面投入较大，不仅造成较大的经济压力，对环境在一定程度上也造成不可弥补的污染。而新型绿色深共熔溶剂具有廉价易得、无毒性、可生物降解、易循环使用这些优点，不光光是使用成本低，经济效益高，而且绿色环保，符合绿色化学原则和人类的可持续发展理念。具有一定的实施必要性。

序号

起迄日期

工作内容

1

2022.2.25-3.10

查阅和研究文献资料, 完成英文翻译；

2

3.11-3.24

撰写开题报告；制定实验方案，进行开题。

3

3.25-5. 9

开展实验，完成论文的各项实验研究。

其中中期检查时间暂定4月17日，分组PPT报告研究计划和进度

4

5.10-6.10

撰写和修改论文，制作答辩PPT，查重；完善修改论文

7

6.13（暂定）

毕业论文答辩