磁性萃取材料在重金属检测及形态分析中的应用进展
随着工业化进程的加速和人类活动的不断增加,大量重金属离子进入环境,不仅污染土壤和水体[1],还经食物链进入人体,引发慢性中毒和疾病[2]。因此,对重金属污染的监测和治理非常重要。实际样品通常成分复杂,含有的重金属离子浓度低,在检测前通常需要进行样品前处理以降低样品基底的干扰和实现目标物的富集。目前,在诸多前处理技术中, 磁固相萃取(Magnetic solid-phase extraction, MSPE)将磁分离的优点与传统的分散固相萃取技术相结合,具有萃取速度快、操作简便、成本低、样品和有机溶剂用量少等优点,已成为重金属检测及形态分析中理想的样品前处理技术[3]。
在MSPE技术中,制备和选择适当的功能化磁性纳米粒子(Magnetic nanoparticles, MNPs)吸附剂是MSPE用于分离富集重金属离子的关键。磁铁矿(Fe3O4)纳米材料因具有超顺磁性,并且易于功能化而被广泛应用于磁性吸附剂的制备[4]。为了解决Fe3O4纳米材料易聚集、对酸敏感、相容性和选择性差等问题,同时提高其对目标金属离子的吸附能力和萃取性能,通常需要对其进行改性,如引入特定的官能团和配体等[5-6]。目前已有多种材料,包括离子印迹聚合物(Ion imprinted polymers, IIPs)、壳聚糖(Chitosan,CS)、金属有机框架(Metal organic frameworks, MOFs)、离子液体(Ionic liquids, ILs)和其它功能化材料被用于修饰Fe3O4粒子,在MSPE模式下富集各种重金属离子,实现对痕量重金属离子的准确分析。本文对近年来用于重金属离子富集的磁性萃取材料的研究进展进行了总结,对存在的问题和面临的挑战进行了分析,并对未来的发展趋势进行了展望,旨在为重金属元素检测及形态分析的发展提供参考,以推动MSPE技术的发展和应用。