專利名稱：固相萃取介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述了一種用于移除液體中溶解的金屬的低背壓固相萃取介質(zhì)。
背景技術(shù)：
最近,美國(guó)食品和藥物管理局(U. S. Food & Drug Administration)將所批準(zhǔn)的藥物成分中的催化劑的含量下調(diào)到5ppm (百萬(wàn)分之一份)。(次)貴金屬如鈀(Pd)和鉬(Pt)被用來(lái)催化傳統(tǒng)化學(xué)藥物合成中的關(guān)鍵反應(yīng)。通常，所述催化劑呈均相(溶解的)形式并加到合成體系中以實(shí)現(xiàn)所需的反應(yīng)。監(jiān)管機(jī)構(gòu)(例如食品和藥物管理局)規(guī)定了對(duì)所批準(zhǔn)的藥物成分中所允許的催化劑含量的標(biāo)準(zhǔn)。因此，制造商需要處理(或純化)反應(yīng)產(chǎn)物以移除此類(次)貴金屬。通常是在最終的合成步驟之后使含反應(yīng)產(chǎn)物的反應(yīng)溶液或混合物與吸附劑材料 接觸來(lái)移除此類(次)貴金屬。通常，這通過(guò)批處理方法進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)例中，向反應(yīng)溶液或混合物中加入松散的吸附劑顆粒?？梢詳噭?dòng)所得混合物以增加(次)貴金屬與吸附劑顆粒上活性位點(diǎn)之間的接觸。一段時(shí)間后，濾出含催化劑的吸附劑顆粒，留下不再含催化劑的反應(yīng)溶液或混合物，該反應(yīng)溶液或混合物然后可被進(jìn)一步處理/純化以分離出所需的產(chǎn)物?；蛘?，由于松散的吸附劑顆?？赡茈y以操作，故可將吸附劑顆粒容納(或填充)在柱中，讓反應(yīng)溶液或混合物通過(guò)該柱，從而產(chǎn)生不再含催化劑的含所需產(chǎn)物的流出物(或流過(guò)物)。

發(fā)明內(nèi)容
需要找到較不費(fèi)時(shí)且較高效(即較高產(chǎn)出量)的從反應(yīng)混合物或溶液移除催化劑的方法。還可能需要找到一種可在非水環(huán)境中吸附金屬離子、尤其是重金屬離子的制品。在一個(gè)方面，本發(fā)明公開(kāi)了一種用于移除液體中溶解的金屬的低背壓固相萃取介質(zhì)，所述固相萃取介質(zhì)包含包含多根纖維和聚合物粘結(jié)劑的多孔聚合物纖維基體；和包含含硫醇的部分或含硫脲的部分中的至少之一的顆粒，其中所述顆粒被夾帶在所述多孔聚合物纖維基體中。在一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)了包含直徑小于75 μ m的顆粒的本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)。在另一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)了在3ml/cm2的流速下背壓差為I. 5psi (10.3kPa)的本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)。在又一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)了顆粒以機(jī)械方式夾帶在多孔聚合物纖維基體中的本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)。在另一方面，公開(kāi)了一種移除液體中溶解的金屬的方法，所述方法包括(a)提供本發(fā)明的低背壓固相萃取介質(zhì)jP(b)使所述低背壓固相萃取介質(zhì)與包含溶解的金屬的液體接觸，其中所述金屬被吸附而結(jié)合到所述顆粒中的至少之一之上。在另一方面，公開(kāi)了一種制備固相萃取介質(zhì)的方法，所述方法包括(a)將纖維分散在水中以形成第一水性分散體；(b)向第一水性分散體中添加分散的粘結(jié)劑；(C)使粘結(jié)劑凝結(jié)到分散的纖維上以形成第二水性分散體；(d)使第二水性分散體與包含含硫醇的部分或含硫脲的部分中的至少之一的顆粒接觸以形成第三水性分散體；和(e)從第三水性分散體移除液體。上述發(fā)明內(nèi)容并非意圖描述每個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)還在以下描述中給出。根據(jù)以下“具體實(shí)施方式
”和“權(quán)利要求書”，本發(fā)明的其他特征、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)。
具體實(shí)施例方式如本文所用，術(shù)語(yǔ)“一個(gè)”和“所述”可交換使用并意指一個(gè)或多個(gè)；和“和/或”用于表示所說(shuō)明的情況之一或兩者均可能發(fā)生，例如，A和/或B包括(A 和B)和(A或B)。另外,本文中由端點(diǎn)描述的范圍包括該范圍內(nèi)所包含的所有數(shù)值(如，I到10包括
I.4,1. 9,2. 33,5. 75,9. 98 等)。另外，本文中“至少一個(gè)”的表述包括一個(gè)及以上的所有數(shù)目(如至少2個(gè)、至少4個(gè)、至少6個(gè)、至少8個(gè)、至少10個(gè)、至少25個(gè)、至少50個(gè)、至少100個(gè)等等)。在本發(fā)明中，用多孔纖維基質(zhì)來(lái)夾帶包含含硫醇的部分或含硫脲的部分中的至少之一的顆粒以形成固相萃取介質(zhì)。使包含溶解的金屬的液體通過(guò)所述固相萃取介質(zhì)，溶解的金屬即被移除。本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)包含聚合物纖維、聚合物粘結(jié)劑和包含含硫醇的部分或含硫脲的部分中的至少之一的顆粒。一般來(lái)講，構(gòu)成本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)的多孔聚合物纖維基體的聚合物纖維可以是任何可制漿的纖維。優(yōu)選的纖維為對(duì)輻射和/或?qū)Χ喾N溶劑穩(wěn)定的那些。聚合物纖維可由任何合適的熱塑性或溶劑可分散的聚合物材料形成。合適的聚合物材料包括但不限于氟化聚合物、氯化聚合物、聚烯烴、聚(異戊二烯)、聚(丁二烯)、聚酰胺、聚酰亞胺、聚醚、聚(醚砜)、聚(砜)、聚(乙酸乙烯酯)、乙酸乙烯酯的共聚物、聚(磷腈)、聚(乙烯基酯)、聚(乙烯基醚)、聚(乙烯醇)、聚芳酰胺、聚(碳酸酯)以及它們的組合。合適的氟化聚合物包括(但不限于)聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯的共聚物(例如聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯))和三氟氯乙烯的共聚物(例如聚(乙烯-共-三氟氯乙烯))。合適的聚烯烴包括(但不限于)聚(乙烯)、聚(丙烯)、聚(I-丁烯)、乙烯和丙烯的共聚物、α烯烴共聚物(例如乙烯或丙烯與I- 丁烯、I-己烯、I-辛烯和I-癸烯的共聚物)、聚(乙烯_共_1_ 丁烯)以及聚(乙烯_共_1_ 丁烯-共_1_己烯)。合適的聚酰胺包括但不限于尼龍6、尼龍6，6、尼龍6，12、聚(亞氨基己二酰亞氨基環(huán)己烷)、聚(亞氨基己二酰亞氨基環(huán)癸烷)、和聚己內(nèi)酰胺。合適的聚酰亞胺包括但不限于聚(苯均四酸二酰亞胺)。合適的聚(醚砜)包括(但不限于)聚(二苯醚砜)和聚(二苯砜-共-氧化二苯砜)。合適的乙酸乙烯酯的共聚物包括但不限于乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和其中至少一些乙酸酯基團(tuán)已水解而提供各種聚(乙烯醇)的這類聚合物，包括乙烯-乙烯醇共聚物。合適的聚芳酰胺包括例如特拉華州威爾明頓的杜邦公司(DuPontCo.，Wilmington, DE)以商品名“KEVLAR”出售的那些纖維。這類纖維的漿可依構(gòu)成漿的纖維的長(zhǎng)度以多種牌號(hào)商購(gòu)獲得，例如“KEVLAR 1F306”或“KEVLAR 1F694”，其二者均含長(zhǎng)至少4mm的芳酰胺纖維。在一個(gè)實(shí)施例中，聚合物纖維基體還包含天然或無(wú)機(jī)纖維。示例性的天然纖維包括纖維素和纖維素衍生物。示例性的無(wú)機(jī)纖維包括玻璃纖維(例如E-玻璃或S-玻璃)、陶瓷纖維(例如氧化物陶瓷、碳化硅和氧化鋁纖維)、硼纖維(例如氮化硼和碳化硼)或它們的組合。陶瓷纖維為結(jié)晶陶瓷(即，具有可分辨的X-射線粉末衍射圖案)和/或結(jié)晶陶瓷與玻璃的混合物(即，纖維可能既含結(jié)晶陶瓷相又含玻璃相)。 為確保多孔纖維基體的足夠支承和結(jié)構(gòu)完整性，至少一些纖維應(yīng)具有足夠的長(zhǎng)度和直徑。例如，長(zhǎng)度為至少 2mm、3mm、4mm、6mm、8mm、10mm、15mm>20mm>25mm 或甚至 30mm,直徑為至少10 μ m (微米)、20 μ m、40 μ m或甚至60 μ m。為了夾帶含硫的顆粒和/或?yàn)榱舜_保材料具有高表面積，所述纖維應(yīng)包含由許多附接的較小之原纖所包繞的主纖維。通常，所述主纖維的長(zhǎng)度可在O. 8_至4_范圍內(nèi)，平均直徑可在1-20微米之間。所述原纖通常具有亞微米直徑。為提高性能，多孔聚合物纖維基體可包含兩種、三種、四種或甚至更多種不同的纖維。例如，可為了強(qiáng)度和完整性而加入尼龍纖維，同時(shí)可為了夾帶微粒而加入原纖化的聚乙烯。如果使用了原纖化和未原纖化的纖維，則通常，原纖化的纖維與未原纖化的纖維的重量比為至少 1:2、1:1、2:1、3:1、5:1或甚至8:1。本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)在濕法成網(wǎng)工藝中制備，這將在下面描述。在加工過(guò)程中，將聚合物纖維分散在分散液體中以形成漿料。在一個(gè)實(shí)施例中，聚合物纖維可包含添加劑或聚合基團(tuán)以幫助纖維的分散。例如，聚烯烴基的纖維可含諸如馬來(lái)酸酐或琥珀酸酐之類的基團(tuán)，并且在聚乙烯纖維的熔體加工過(guò)程中，還可加入合適的表面活性劑來(lái)幫助該聚合物纖維的分散。無(wú)論選擇如何種構(gòu)成漿的纖維類型，所得固相萃取介質(zhì)(當(dāng)干燥時(shí))中纖維的相對(duì)量?jī)?yōu)選為至少10重量％、12重量％、12. 5重量％、14重量％、15重量％、18重量％、20重量％或甚至22重量％ ;至多20重量％、25重量％、27重量％、30重量％、35重量％或甚至40重量％。向纖維漿中加入聚合物粘結(jié)劑以粘結(jié)纖維，從而形成聚合物纖維基體?？捎玫木酆衔镎辰Y(jié)劑為穩(wěn)定且與漿中的纖維或其中夾帶的顆粒很少或不發(fā)生相互作用(即化學(xué)反應(yīng))的那些材料。可以使用最初呈膠乳形式的天然和合成聚合物材料。可用的粘結(jié)劑的常見(jiàn)實(shí)例包括但不限于天然橡膠、氯丁橡膠、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯酸酯樹(shù)脂、聚氯乙稀和聚醋酸乙稀酷。在本發(fā)明中，移除金屬的顆粒被夾帶在多孔纖維基體中?？捎糜诒景l(fā)明中的顆粒為包含至少一個(gè)含硫醇的部分和/或至少一個(gè)含硫脲的部分的那些。這些含硫的部分(即含硫醇的部分和含硫脲的部分)將捕獲溶解的金屬，從而在當(dāng)液體通過(guò)固相萃取介質(zhì)時(shí)從液體移除這些溶解了的金屬。金屬撲獲的機(jī)制可能是通過(guò)離子相互作用或絡(luò)合物的形成。絡(luò)合物可通過(guò)單個(gè)配體的相互作用或多齒相互作用如螯合相互作用形成，涉及相同或不同分子上的單個(gè)配體或多個(gè)配體。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的顆粒是多孔的。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的顆粒不是多孔的。在一個(gè)實(shí)施例中，含硫醇的部分具有通式-RSH其中，R為烷基、烯基、芳基或烷芳基基團(tuán)，任選地包含雜原子(例如S、Br、Cl等)和/或其他官能團(tuán)，包括例如醚、酯、胺、羰基、三嗪以及它們的組合。示例性的含硫醇的部分包括-(CH2)nSH ；-(CH2) nNH (CH2) nSH 廠(CH2) nS (CH2)nSH ；- (CH2) nNH (C3N3 (SH) m);和-(CH2) nNHC [ (CH2) nSH] C=00_ ;其中，n 獨(dú)立地為至少 0、2、3、 4、6或甚至8 ;至多8、10、12、16或甚至20 ;m為I或2。在一個(gè)實(shí)施例中，含硫脲的部分具有通式-R1NHC (=S) NHR2其中，R1和R2可以相同或不同并為烷基、烯基、芳基或烷芳基基團(tuán)，任選地包含雜原子(例如S、Br、Cl等)和/或其他官能團(tuán)，包括例如醚、酯、胺、羰基、三嗪以及它們的組合。示例性的含硫脲的部分包括_ (CH2)nNH C⑶NH(CH2)nCH3，其中η獨(dú)立地為至少O、
2、3、4、6或甚至8 ;至多8、10、12、16或甚至20。這樣的包含含硫的部分的顆粒可從例如加拿大魁北克市的硅環(huán)公司(Silicycle Inc. , Quebec City, Canada)、田納西州查特諾加的史都華德公司(StewardInc. , Chattanooga, TN)和英國(guó)的勝酸類化合物公司(PhosphonicSLtd. , United Kingdom)商購(gòu)獲得?？捎糜诒景l(fā)明中的顆粒的平均直徑優(yōu)選小于75 μ m、50 μ m、25 μ m、20 μ m、15 μ m或甚至10 μ m ;大于2 μ m、5 μ m、10 μ m、15 μ m或甚至20 μ m。在一個(gè)實(shí)施例中，顆粒的有效平均直徑比片材的未經(jīng)壓延的厚度小至少125倍，優(yōu)選比片材的未經(jīng)壓延的厚度小至少175倍，更優(yōu)選比片材的未經(jīng)壓延的厚度小至少200倍。由于固相萃取介質(zhì)的容量和效率取決于其中包含的顆粒(即包含含硫的部分的顆粒)的量，故高的顆粒含量是可取的。給定的本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)中顆粒的相對(duì)量可為固相萃取介質(zhì)的總重量的至少50重量％、60重量％、70重量％、80重量％、85重量％或甚至90
重量％。本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)中使用的顆粒以機(jī)械方式夾帶或纏結(jié)在多孔聚合物漿的聚合物纖維中。換句話說(shuō)，所述顆粒不是共價(jià)結(jié)合到纖維上的。本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)還可包含一種或多種輔劑?？捎玫妮o劑包括充當(dāng)加工助劑的那些物質(zhì)以及用來(lái)提高所得固相萃取介質(zhì)的總體性能的那些物質(zhì)。前一類別的實(shí)例包括鋁酸鈉和硫酸鋁，其有助于使粘結(jié)劑沉淀到漿料中。使用時(shí)，這類輔劑的相對(duì)量為大于零至約0. 5重量％，雖然其量?jī)?yōu)選保持盡可能地低，以便不減損可加入的顆粒的量。本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)通過(guò)濕法成網(wǎng)工藝制備。在容器中在分散液體如水或可與水混溶的有機(jī)溶劑如醇或水-醇的存在下混合短切了的纖維。未發(fā)現(xiàn)攪拌混合物的剪切力會(huì)影響所得固相萃取介質(zhì)的最終性質(zhì)，但共混攪拌混合過(guò)程中所用的剪切力優(yōu)選高者。其后向容器中加入顆粒、粘結(jié)劑(呈膠乳形式)和用來(lái)沉淀粘結(jié)劑的過(guò)量的pH調(diào)節(jié)劑如明礬。如果要通過(guò)本領(lǐng)域已知的手抄片法(hand-sheet method)制備固相萃取介質(zhì),貝U加入這三種成分的順序不會(huì)顯著影響固相萃取介質(zhì)的最終性能。但在加入顆粒之后加入粘結(jié)劑，可能使得固相萃取介質(zhì)中粘結(jié)劑粘附顆粒至固相萃取介質(zhì)的纖維的可能性更大。另外，如果要通過(guò)連續(xù)法制備固相萃取介質(zhì)，則所述三種成分必須以前面列出的順序添加。(本討論的其余部分都是對(duì)手抄片法而言的。但本領(lǐng)域技術(shù)人員易于看出如何調(diào)整該方法以實(shí)現(xiàn)連續(xù)工藝。)在向纖維-液體漿料中加入顆粒、粘結(jié)劑和pH調(diào)節(jié)劑后，將整個(gè)混合物倒入模具中，模具的底部覆蓋有篩網(wǎng)。讓分散液體(例如水)通過(guò)篩網(wǎng)從濕片材里排出。在足夠的液體從片材排出后，通常從模具中移出濕片材，并通過(guò)壓軋、加熱或兩者的組合來(lái)使之干燥。通常，在這些干燥過(guò)程中使用的壓力為300至600kPa，溫度為100至200°C、優(yōu)選100°至150。。。經(jīng)干燥的片材的平均厚度為至少O. 2mm、O. 5mm、O. 8mm、1mm、2mm、4mm或甚至5mm ； 至多5mm、8mm、10mm、15mm或甚至20mm?？梢瞥哌_(dá)100%、優(yōu)選高達(dá)90%的液體。需要時(shí)，
可以使用壓延來(lái)提供額外的壓制或熔合。當(dāng)需要輻射分解穩(wěn)定性、水解穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性時(shí)，包含聚芳酰胺的片材材料特別有用。在大多數(shù)情況下，在暴露于溶劑時(shí)，這樣的材料具有抗溶脹性。由于其對(duì)放射性衰變輻射作用下的變質(zhì)具有良好的耐受性，故對(duì)于從液體移除放射性物質(zhì)而言，包含聚芳酰胺的片材材料特別有用。本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)包含聚合物纖維基體和包含含硫的部分(即含硫醇的分子片斷或含硫脲的分子片斷)的顆粒，具有受控的孔隙率，且對(duì)于IOOmL的空氣，優(yōu)選Gurley時(shí)間為至少O. I秒、優(yōu)選至少2_4秒、更優(yōu)選至少4秒。所述片材材料的基重可在250-5000g/m2范圍內(nèi)，優(yōu)選在400_1500g/m2范圍內(nèi)，最優(yōu)選為500_1200g/m2。理想地，均勻多孔的片材材料的平均孔隙尺寸(通過(guò)掃描電子顯微鏡法測(cè)得)宜在O. I至10微米范圍內(nèi)?？紫堵试?0-80%范圍內(nèi)可能有用，優(yōu)選40-60%?？梢酝ㄟ^(guò)引入具有較大直徑或與待共混的混合物具有較大剛度的纖維來(lái)改變(增加)片材材料的孔隙率。雖然要向組合物中加入粘結(jié)劑來(lái)將多孔聚合物基體結(jié)合在一起，但只須使用有效量的粘結(jié)劑就夠了，以便多孔聚合物基質(zhì)被結(jié)合在一起，卻不要把顆粒上的活性位點(diǎn)(即硫醇或硫脲)也都糊覆住了。在本發(fā)明中，已發(fā)現(xiàn)少量的粘結(jié)劑即足以將纖維結(jié)合在一起。出乎意料的是，所得固相萃取介質(zhì)(當(dāng)干燥時(shí))中粘結(jié)劑的相對(duì)量可低于纖維重量的5重量％、4重量％、3重量％、2重量％或甚至I重量％。在一個(gè)實(shí)施例中，粘結(jié)劑基本上不糊覆于顆粒上。換句話說(shuō)，當(dāng)通過(guò)掃描電子顯微鏡法檢查固相萃取介質(zhì)時(shí)，僅有不到5%、不到4%、不到3%、不到2%或甚至不到1%的顆粒總表面積被粘結(jié)劑所覆蓋。制備后可將本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)切成所需的尺寸，即可使用。如果需要(例如當(dāng)片材上的顯著壓降不是問(wèn)題時(shí))，可將固相萃取介質(zhì)壓延以增大其拉伸強(qiáng)度。(當(dāng)固相萃取介質(zhì)要打褶時(shí)，優(yōu)選避免干燥和壓延。)本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)可能是柔性的(即能繞直徑O. 75英寸(約2cm)的芯卷成卷)。該柔性可允許所述固相萃取介質(zhì)打褶或卷成卷。本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)可用來(lái)從液體移除溶解的金屬同時(shí)提供低的背壓。
可被移除的溶解著的金屬包括但不限于貴金屬、次貴金屬和重金屬。示例性的金屬包括汞、鈀、鉬、金、銀和銅?？扇芜x地，所述金屬可以是放射性的。所述金屬在液體中的濃度可為至少 O. 5ppm、lppm、5ppm、10ppm、20ppm 或 50ppm ;至多 1000ppm、3000ppm、5000ppm或甚至lOOOOppm。所述金屬溶解于其中的液體可以是水性的或非水性的。在一個(gè)實(shí)施例中，所述溶解了的金屬可能呈離子形式存在。有利的是，可從非水性液體移除所述溶解的金屬。換句話說(shuō)，可從含水或極性溶劑不到O. 5重量％、I重量％或甚至5重量％的液體里移除所述溶解的金屬。金屬離子常常用離子交換法移除，但在離子交換中，通常需要水性液體來(lái)使得組分離子化。本發(fā)明提供了一種在水性和非水性環(huán)境中均很好地發(fā)揮作用的萃取介質(zhì)。本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)具有低背壓，這意味著大量的液體可以快速通過(guò)所述固相萃取介質(zhì)而不產(chǎn)生高背壓。低背壓指在3ml/cm2的流速下低于3磅每平方英寸(20. 7kPa)、2.5 (17. 2),2 (13.8),1.5 (10. 3)或甚至I (6. 9)的背壓差，其中所述流速是按前沿表面積計(jì)的。 在單個(gè)層中，所述固相萃取介質(zhì)可能能夠移除目標(biāo)金屬離子中的至少40%、50%、55%、60%、65%或甚至75% ;至多75%、80%、85%、90%、95%、98%或甚至99%?；蛘?，可以使用多層固相萃取介質(zhì)來(lái)達(dá)到提高的移除率。一般來(lái)講，當(dāng)進(jìn)行典型的分批萃取時(shí)，需要為50 μ m或更大的顆粒尺寸。如果使用填充柱，例如在制備液相色譜柱中，則通常使用60-90微米的顆粒尺寸以避免過(guò)度的壓降。已知在分析型高壓液相色譜柱中使用尺寸較小的顆粒(5 μ m或更小)，但此時(shí)通常要使用小柱子以避免過(guò)度的壓力。因此，大量的液體(例如數(shù)升)要通過(guò)這類分析型色譜柱將是費(fèi)時(shí)的。本發(fā)明的多孔纖維基體的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)在于可以采用非常小的顆粒尺寸(10 μ m或更小)和/或尺寸分布寬的顆粒。由于增大了的表面積/質(zhì)量比，以及對(duì)于多孔顆粒而言減小了的內(nèi)擴(kuò)散距離，故這可實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的單程通過(guò)的處理方式。由于在本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)中觀察到較低的壓降，故可使用極小的推動(dòng)力如使用重力或真空來(lái)將液體拉過(guò)固相萃取介質(zhì)，甚至當(dāng)采用小顆粒尺寸時(shí)也如此。本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)可實(shí)現(xiàn)降低液體中的金屬離子含量的快速措施和/或潛在地消除一個(gè)或多個(gè)工藝步驟。由于本發(fā)明的固相萃取介質(zhì)是整裝裝置，故可消除使用松散的粉末進(jìn)行批量萃取時(shí)固有的若干工藝步驟其中主要的是，濾出吸附劑，以及在排出批料后清除化學(xué)反應(yīng)器或貯存容器所受到的吸附劑的污染。實(shí)魁以下實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施例，但是這些實(shí)例中所提到的具體材料及其數(shù)量，以及其他條件和細(xì)節(jié)均不應(yīng)被解釋為對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限制。除非特別指出，在這些實(shí)例中，所有的百分比、比例和比值都以重量計(jì)。以下實(shí)例中使用這些縮寫g=克，kg=千克，min=分鐘，mol=摩爾；cm=厘米，mm=毫米，ml=毫升，L=升，psi=磅每平方英寸，ppm= 一百萬(wàn)份之一，kPa=千帕斯卡，rpm=每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，Wt=重量。表I.材料表
權(quán)利要求
1.一種用于移除液體中溶解的金屬的低背壓固相萃取介質(zhì)，所述固相萃取介質(zhì)包含 包含多根纖維和聚合物粘結(jié)劑的多孔聚合物纖維基體和包含含硫醇的部分或含硫脲的部分中的至少之一的顆粒，其中所述顆粒夾帶在所述多孔聚合物纖維基體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的固相萃取介質(zhì)，其中所述聚合物粘結(jié)劑基本上不粘附于所述顆粒。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的固相萃取介質(zhì)，其中所述顆粒包括具有如下含硫醇的部分的二氧化硅顆粒，所述含硫醇的部分具有通式-RSH其中，R為烷基、烯基、芳基或烷芳基基團(tuán)，任選地包含雜原子和/或其他官能團(tuán)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的固相萃取介質(zhì)，其中所述顆粒的直徑小于 75 μ m0
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的低背壓固相萃取介質(zhì)，其中所述低背壓固相萃取介質(zhì)在3ml/cm2的流速下的背壓差為I. 5psi (10. 3kPa)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的低背壓固相萃取介質(zhì)，其中所述顆粒以機(jī)械方式夾帶在所述多孔聚合物纖維基體中。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的低背壓固相萃取介質(zhì)，其中所述顆粒占所述固相萃取介質(zhì)的重量的至少20重量％。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的低背壓固相萃取介質(zhì)，其中所述聚合物粘結(jié)劑選自天然橡膠、氯丁橡膠、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯酸酯樹(shù)脂、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯以及它們的組合中的至少之一。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的低背壓固相萃取介質(zhì)，其中所述聚合物粘結(jié)劑不到所述纖維的重量的5重量％。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的低背壓固相萃取介質(zhì)，其中所述纖維包括聚酰胺、聚烯烴、聚砜以及它們的組合中的至少之一。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的低背壓固相萃取介質(zhì)，其中所述聚烯烴為原纖化的聚乙烯。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的低背壓固相萃取介質(zhì)，其中所述多孔聚合物纖維基體還包含玻璃纖維。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的低背壓固相萃取介質(zhì)，其中所述多孔聚合物纖維基體包含至少兩種不同的纖維。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的低背壓固相萃取片材，其中所述低背壓固相萃取介質(zhì)的厚度為至少O. 5mm。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的低背壓固相萃取片材，其中所述低背壓固相萃取介質(zhì)的厚度為至多15mm。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的低背壓固相萃取介質(zhì)，其中所述低背壓固相萃取介質(zhì)是柔性的。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的低背壓固相萃取介質(zhì)，其中所述液體是非水性的。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的低背壓固相萃取介質(zhì)，其中所述金屬包括汞、鈀、鉬、金、銀、銅以及它們的組合中的至少之
19.一種移除液體中溶解的金屬的方法，所述方法包括(a)提供根據(jù)權(quán)利要求1-18中的任一項(xiàng)所述的低背壓固相萃取介質(zhì)；和(b)使所述低背壓固相萃取介質(zhì)與包含溶解的金屬的液體接觸，其中所述金屬被吸附而結(jié)合到所述多孔聚合物纖維基體和顆粒中的至少之一者上。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述液體是非水性的。
21.根據(jù)權(quán)利要求19-20中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述金屬包括汞、鈀、鉬、金、銀、 銅以及它們的組合中的至少之一。
22.—種制備固相萃取介質(zhì)的方法，所述方法包括(a)將纖維分散在水中以形成第一水性分散體；(b)向所述第一水性分散體中添加分散的粘結(jié)劑；(C)使所述粘結(jié)劑凝結(jié)到所述分散的纖維上以形成第二水性分散體；(d)使所述第二水性分散體與包含含硫醇的部分或含硫脲的部分中的至少之一的顆粒接觸以形成第三水性分散體；和(e)從所述第三水性分散體移除液體。
全文摘要
本文中描述了一種用于移除液體中溶解的金屬的低背壓固相萃取介質(zhì)。所述固相萃取介質(zhì)包含夾帶在多孔聚合物纖維基體中的顆粒。所述顆粒包含含硫醇的部分或含硫脲的部分中的至少之一，且所述多孔聚合物纖維基體包含多根纖維和聚合物粘結(jié)劑。
文檔編號(hào)B01J20/26GK102933296SQ201180027648
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2011年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者安德魯·W·雷賓斯, 卡納安·塞莎德里, 加里·F·豪沃思, 蓋扎亨·D·達(dá)姆蒂 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司