基于分子印迹技术检测纺织品中的辛基酚

侯建军，曹锡忠，吴苑驰，姜雯雯

（南京海关工业产品检测中心，江苏南京 210009）

作为重要的精细化工原料和中间体，辛基酚和壬基酚用途广泛，一般用于生产非离子表面活性剂、纺织印染助剂等。辛基酚和壬基酚的生物降解率仅为0%～9%，可以在环境中长时间存在，同时会扰乱人体正常的激素分泌，类似雌性激素。欧盟2003/53/EC指令规定，用于纺织行业的化学品及其制品中辛基酚和壬基酚的质量分数不能高于0.1%。我国每年向欧洲出口的纺织品和服装价值高达100 亿美元，为了达到国外的检测指标、保障我国纺织品的顺利出口，建立准确、快速测定纺织品中辛基酚残留量的检测方法具有十分重要的意义。目前相关的检测方法主要有高效液相色谱法［1-2］、气相色谱-质谱法［3］、液相色谱-质谱联用法［4-5］等。以上传统分析方法准确率高，但是操作过程复杂，仪器成本高，检测时间长。电化学分析法操作简单，设备价格低廉，检出限相对较低，灵敏度较高，可以用于批量样品的快速测定。分子印迹技术是一种对目标分子进行特异性识别的新技术。分子印迹聚合物具有制备方法简单、稳定性好、识别能力强等优点，已用于检测糖蛋白［6］、喹乙醇［7］、双酚A［8］、摇头丸［9］等。采用分子印迹技术建立选择性好、灵敏度高的纺织品中辛基酚的检测方法，能够简化操作过程，缩短测定时间，降低检测成本。

本实验依据表面分子印迹技术原理，以苯胺为单体、检测目标辛基酚（OP）为模板分子、纳米TiO2为载体，在氧化剂氯化铁作用下通过自由基聚合反应得到分子印迹纳米复合物OP-MIP/PPY/TiO2［10-13］。纳米TiO2由于具有较大的比表面积成为了良好的载体。辛基酚上的羟基能与聚苯胺上的氮原子形成氢键，因此辛基酚可以在聚合过程中嵌入聚合物骨架，除去辛基酚后即可形成孔隙。在洗脱模板分子辛基酚后，得到的复合物修饰在丝网印刷电极表面，可以实现对辛基酚的特异性识别，建立快速灵敏、特异性强的辛基酚检测方法。

1 实验

1.1 材料与仪器

材料：FeCl3·6H2O、NaOH、HCl、NaH2PO4·2H2O、辛基酚、Na2HPO4·12H2O（Sigma 化学试剂公司），壳聚糖、苯胺、纳米TiO2（Dr.E 化学试剂公司）。

仪器：CHI-660E 电化学工作站（上海辰华仪器有限公司），丝网印刷电极（南京中科电极有限公司），导电碳浆工作电极，银/氯化银参比电极。

1.2 辛基酚-聚苯胺二氧化钛分子印迹纳米复合物的制备

将1.5 mmol 苯胺、0.5 mmol 辛基酚加入5 mL 异丙醇中，搅拌1 h 后形成苯胺-辛基酚混合溶液。将0.15 g 纳米TiO2、3 mL 异丙醇、0.7 mmol FeCl3·6H2O、0.8 mol HCl 加入30 mL 水中，在0 ℃下持续搅拌30 min 形成纳米TiO2分散液。将5 mL 苯胺-辛基酚混合溶液和30 mL 纳米TiO2分散液混合，通氮气除氧，搅拌24 h，然后以丙酮为沉淀剂，反复沉淀至溶液无色，抽滤、干燥，得到墨绿色聚苯胺。将干燥物研磨成粉末，存贮在4 ℃冰箱中，即辛基酚-聚苯胺二氧化钛分子印迹纳米复合物。

1.3 辛基酚-聚苯胺二氧化钛分子印迹纳米复合物电极的制备

配制10 mg/mL 辛基酚-聚苯胺二氧化钛分子印迹纳米复合物悬浊液、10 mg/mL 壳聚糖溶液。将两种溶液以体积比1∶1 混合，滴涂5 μL 到丝网印刷电极表面，晾干。将丝网电极置于0.2 mol/L 磷酸氢二钠溶液中，利用恒电位法（工作电压1.3 V）洗脱分子印迹层中的模板分子辛基酚。由于在碱性条件下施加了正电位，在洗脱过程中印迹聚合物膜会发生过氧化，使苯胺骨架失去正电性，与此同时模板分子在碱性条件下带负电，模板与功能单体因静电排斥而被分离，得到除去模板的聚苯胺分子印迹丝网印刷电极。

1.4 测试

将去除模板的丝网印刷电极置于pH 为5.0、含有辛基酚的磷酸盐缓冲溶液中，搅拌5 min 后进行示差脉冲扫描，扫描范围0.3～0.8 V，扫描速率50 mV/s。

2 结果与讨论

2.1 分子印迹纳米复合物的合成原理

如图1 所示，苯胺单体与模板分子辛基酚在二氧化钛纳米粒子表面进行组装，苯胺的氨基与辛基酚上的OH 可以通过氢键作用形成组装体。在苯胺聚合过程中，双酚A 通过氢键相互作用嵌入聚苯胺，附着在二氧化钛纳米粒子表面形成分子印迹纳米微球。通过溶剂洗脱分子印迹微球中的模板分子辛基酚，留下的空穴形状、大小与目标分子辛基酚相吻合，可以实现辛基酚的快速检测。分子印迹微球表面空穴中的苯环、羟基、氨基等为目标分子的识别和结合提供作用位点。

图1 辛基酚-聚苯胺二氧化钛分子印迹纳米材料的合成原理图

2.2 辛基酚的检测

将辛基酚-聚苯胺二氧化钛分子印迹纳米材料固定在丝网印刷表面，多孔分子印迹层吸附目标分子辛基酚后，辛基酚嵌入分子印迹层中，利用差分脉冲伏安法（DPV）使特异性吸附在电极表面的辛基酚分子发生氧化，在0.54 V 处产生氧化峰，氧化峰的电流强度与辛基酚在电极表面的吸附量正相关，进一步与溶液中的辛基酚浓度正相关，从而建立定量检测基础。图2a 为吸附5×10-8～4×10-5mol/L 辛基酚溶液的DPV 响应曲线；由图2b可知，辛基酚的氧化峰电流I和浓度c在5×10-8～4×10-5mol/L 呈现良好的线性关系，回归方程为I=0.201 0c+2.223 2（R2=0.997），检测限低至8.36×10-9mol/L。

图2 差分脉冲伏安法检测辛基酚混合溶液

2.3 方法的回收率和精密度

对不含辛基酚的贴衬分别添加0.5、50.0 μg/L 辛基酚溶液进行加标回收实验，每个水平单独测定5次，计算方法的回收率和精密度。由表1 可看出，方法的回收率为93.0%～97.5%，相对标准偏差为1.11%～3.31%，均符合检测要求。

表1 空白样品加标回收实验的回收率和相对标准偏差

2.4 丝网印刷电极对纺织品中辛基酚的测定

称取1 g 纺织品，剪成5 mm×5 mm 碎片，加入到10 mL 含有辛基酚的磷酸盐缓冲溶液中，70 ℃超声30 min，将制备的丝网印刷电极置于其中进行测试。由表2 可知，本方法与传统气相色谱-质谱分析方法的结果一致性高，可靠性好。

表2 阳性样品的测定及与传统方法的结果对照

3 结论

通过设计合理的分子印迹模板，利用分子印迹技术建立了纺织品中辛基酚的快速检测方法。该方法在5×10-8～4×10-5mol/L 呈现良好的线性关系，检测限达8.36×10-9mol/L。该方法的回收率好，精密度高。在进行阳性样品测试时，与传统GC-MS 法相比，该方法具有较好的一致性。