纺织品中利用新型脂肪酸/脂肪醇超分子溶剂对维多利亚蓝R的涡旋辅助微萃取

《Microchemical Journal》：A vortex assisted microextraction of Victoria Blue R with a novel fatty acid/fatty alcohol supramolecular solvent in textile products

　　## 摘要- 开发了一种新型脂肪酸/脂肪醇基超分子溶剂。- 首次建立了基于超分子溶剂的漩涡辅助超分子溶剂微萃取（VA-SUPRASME）方法用于测定维多利亚蓝R。- FT-IR、1H NMR、DFT及FE-SEM证实了氢键驱动的自组装过程。- 实现了较高的萃取效率和优异的基体耐受性。- 该方法已成功应用于纺织品样品分析。## 引言纺织工业废水造成的水污染已成为一项严重的环境问题。纺织品染色后，洗涤过程中释放到地表水的染料会混入环境并被长距离输送，从而污染土壤和水体。已知合成染料会影响人类的中枢神经系统、生殖功能和肾功能，并在动物体内表现出致癌和致突变效应[1]。因此，需要进一步研究开发一种环保且经济的方法，用于灵敏准确地检测受纺织染料污染水体中的染料。维多利亚蓝染料属于三苯甲烷类染料的一种碱性染料，在纺织工业中被广泛使用。它常用于阴离子纤维（如棉、丝绸和尼龙）及纸张的染色，也用于油墨、食品、化妆品和药品中[2]、[3]。维多利亚蓝是一种化学结构复杂、难以降解的染料[4]。Tarbin等人已在鱼体组织中检测到维多利亚蓝R（VBR）、维多利亚蓝B（VBB）和维多利亚纯蓝BO的残留物[5]。难以降解或完全无法降解的颜料化合物（如维多利亚蓝）还可能引发一定的致突变和致癌问题[6]。已有研究报告维多利亚蓝染料具有抗肿瘤活性、毒性作用，并对眼睛和呼吸系统产生慢性影响[3]、[7]、[8]。此外，暴露于维多利亚蓝还可能导致哮喘、遗传异常和癌症等健康危害[9]。因此，在染料污染的潜在区域（如工业产品和市政废水）测定维多利亚蓝染料具有重要意义。用于检测各类基体中染料的经典分析方法（电化学、光谱学、荧光法、色谱法、电泳法等）操作复杂、成本高昂且需要专业技能[10]、[11]、[12]、[13]、[14]。其中，UV–Vis分光光度计以运行成本低、操作简便和准确性高而脱颖而出。然而，由于实际样品中存在外来物质的干扰，直接对色素进行选择和鉴定较为困难，因此在进行仪器分析之前，必须对样品进行预处理[15]。为此，固相微萃取[16]、液液微萃取[17]和溶剂辅助液液微萃取[18]等方法已被用于染料萃取。微萃取方法被公认为是一类低成本、简便、快速且环保的技术[19]。因此，许多研究经常选择微萃取方法用于开发环保型方法。根据绿色化学的原则，化学过程应尽量使用无毒溶剂，并确保其在排放到环境时能无害分解，同时设计使用最小溶剂量量的方法[20]。遵循这一原则，深共晶溶剂、可切换亲水性溶剂[21]和超分子溶剂[22]、[23]等绿色溶剂已被用于通过液液微萃取方法对染料进行萃取。超分子溶剂是一种富含超分子结构胶体共混物的凝聚态，由两亲性聚集体形成[24]。观察到当受到pH值、温度变化或盐类添加等外界因素触发时，表面活性剂会自发聚集形成被称为胶束和反胶束的聚集体。随后的聚集过程导致超分子溶剂的形成[25]。超分子溶剂在多种环境条件下从水溶液中分离出来，并且不会重新溶解在其分离前的贫胶束水性平衡溶液中。由于表面活性剂的化学结构同时包含亲水基和疏水基，超分子溶剂具有多种极性的基团、众多结合位点以及较大的表面积[26]、[27]。通过改变两亲性分子的比例，可以制备不同极性的超分子溶剂[28]。因此，包括极性和非极性染料在内的一系列化合物已被观察到通过氢键和范德华力结合到反胶束上。得益于这些特性，超分子溶剂是用于液液微萃取各种极性化合物的合适溶剂，即使是在极小的体积下。研究证明，向表面活性剂溶液中添加包括醇类、聚合物和无机盐在内的添加剂可以增强超分子溶剂的功能[29]、[30]。相关文献中仅有一项研究涉及维多利亚蓝染料家族的微萃取。Khalifeh等人利用深共晶溶剂对水样中的维多利亚蓝R（VBR）进行了微萃取[31]。在此背景下，过去已有各种材料被用于维多利亚蓝染料的吸附，包括纳米颗粒[32]、磁性颗粒[33]、纳米复合材料[34]、植物基材料[35]、土壤材料[36]、灰烬[37]、生物聚合物[38]和生物废弃物[39]。本研究合成了一种新型脂肪酸/脂肪醇基超分子溶剂，用于利用漩涡辅助超分子溶剂微萃取（VA-SUPRASME）选择性地测定VBR。通过添加1-辛醇（OCT）来引发十二烷酸（DoA）的自组装、增强超分子溶剂的稳定性并优化VBR的萃取。本研究使用的超分子溶剂体系（DoA:OCT:THF）尚属首次使用，利用超分子溶剂萃取VBR也是首次实现。与之前报道的通常基于单一表面活性剂、醇类或羧酸基反相（倒置）聚集体的超分子溶剂体系相比，本体系在THF介质中将长链脂肪酸（DoA）与脂肪醇（OCT）相结合。该方法已被证明是高效从复杂染料和离子基体中萃取VBR的一种手段。通过纺织品样品的加标回收实验验证了该方法的有效性。## 章节要点### 化学试剂与材料本研究中使用的所有化学品均为分析纯，且未经过纯化。十二烷酸（DoA）、四氢呋喃（THF）和1-辛醇（OCT）购自Sigma-Aldrich公司（美国密苏里州圣路易斯市）。维多利亚蓝R（C??H??ClN?，CAS号：2185-86-6）染料购自Ambeed公司（德国Reinbek），储备液及所需浓度的溶液均通过将染料溶解于水中制备。pH 5.00的醋酸缓冲溶液### 超分子溶剂的合成超分子溶剂是通过在水中添加之后，将烷基羧酸（十二烷酸–DoA）在质子性溶剂（1-辛醇–OCT）和二极非质子性溶剂（四氢呋喃–THF）的混合物中进行凝聚而合成的。研究证明THF是烷基羧酸最合适的溶剂，并具有最低的δ值[24]。因此，选用THF以确保脂肪酸和脂肪醇的溶解。在### 结论本研究成功开发并应用了一种基于十二烷酸、1-辛醇和四氢呋喃的新型超分子溶剂体系，通过VA-SUPRASME联用UV–Vis分光光度法对维多利亚蓝R进行萃取和测定。OCT的添加对于触发DoA的自组装和稳定超分子结构至关重要，从而实现高效的相分离并提高萃取性能。DFT支持的FT-IR和1H NMR分析### CRediT作者贡献声明**Amina Huseynova**：撰写——审阅与编辑，撰写——原稿，方法论，调查。**Ay?e Hanbeyo?lu**：撰写——审阅与编辑，撰写——原稿，方法论，调查。**Mustafa Soylak**：撰写——审阅与编辑，撰写——原稿，方法论，调查。### 利益冲突声明作者声明不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。### 致谢作者感谢埃尔济耶斯大学科学研究项目单位提供的资金支持。Amina Huseynova｜Ay?e Hanbeyo?lu｜Mustafa Soylak