《Talanta》：Selective extraction of nitroaromatic compounds: Uni- vs multi-templated molecularly imprinted polymers
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Murunwa Lusani Mmbi|Nontlantla Regina Maseko|Nikita Tawanda Tavengwa南非文达大学（University of Venda）理学院、工程学院和农学院化学系，邮政信箱X5050，托霍扬杜（Thohoyandou），0
Murunwa Lusani Mmbi|Nontlantla Regina Maseko|Nikita Tawanda Tavengwa
南非文达大学（University of Venda）理学院、工程学院和农学院化学系，邮政信箱X5050，托霍扬杜（Thohoyandou），0950
摘要
硝基芳香化合物（NACs），如2-硝基甲苯（2-NT）和2,6-二硝基甲苯（2,6-DNT），是重要的环境污染物，需要高效且选择性的提取方法来进行监测和修复。本研究详细介绍了用于同时去除2-NT和2,6-DNT的多模板分子印迹聚合物（MIP）的合成与表征。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析证实了聚合的成功，并验证了模板在聚合物基质中的嵌入情况，以及洗涤后模板的去除效果。比表面积（BET）分析显示这些聚合物具有介孔结构，这一点通过IV型等温线得到证实。关键的是，洗涤后的多模板MIP表现出优异的比表面积，为43.5 m2 g?1，远高于单模板MIP（31.3 m2 g?1）和非印迹聚合物（NIP）对照组（17.0 m2 g?1）。通过批量吸附实验优化了MIP的性能。最佳条件为样品pH值为3，此时结合效果最佳；吸附剂质量为15 mg时，印迹因子达到最高值2.14。动力学研究表明，最佳接触时间为30分钟，这使得吸附速率与效率达到最佳平衡，总平衡吸附容量超过91%。此外，吸附等温线实验表明，在初始浓度为2 mg L?1时，最大吸附容量可达292 μg g?1。这些结果证明了所合成的多模板MIP具有高效且实用的应用价值。
引言
工业活动的增加，尤其是在炸药、染料、农药和药品制造领域，导致了硝基芳香化合物的广泛环境污染[1,2]。其中，2-硝基甲苯（2-NT）和2,6-二硝基甲苯（2,6-DNT）是特别值得关注的污染物[1,3]。这些化合物在土壤和地下水中具有持久性，难以通过自然降解过程分解，并且具有显著的毒性[4]。国际癌症研究机构（IARC）和美国环境保护署（EPA）已将多种硝基甲苯列为可能的人类致癌物、诱变剂和系统性毒素[5,6]。即使在微量浓度下，它们也对生态系统和人类健康构成严重威胁。因此，迫切需要开发高度敏感和选择性的技术来监测和修复这些化合物[7,8]。
从复杂的环境基质（如工业废水或受污染的土壤）中有效去除和精确量化2-NT和2,6-DNT是一个重大的分析挑战[1,9]。主要难点在于它们的结构相似性，以及在众多干扰物质存在下的微量浓度[10]。常用的预浓缩技术包括液-液萃取和固相萃取（SPE），但传统的SPE吸附剂（如C18和硅胶）往往缺乏区分目标分析物与其结构相似物质所需的特异性，导致共萃取并影响分析准确性[[11], [12], [13]]。
为了解决传统吸附剂的局限性，大量研究集中在开发具有预定选择性的合成受体上。分子印迹聚合物（MIPs）作为一种革命性的材料，被证明非常适合这一目的[14]。分子印迹是一种先进的技术，用于在聚合物基质中形成特定于模板的识别位点[15]。该过程包括在模板分子（目标分析物）存在下共聚功能单体和交联单体。聚合完成后，模板被去除，留下一个稳定的三维空腔，其尺寸、形状和官能团与模板完全匹配[[16], [17], [18], [19]]。MIPs中的定制结合位点赋予了它们类似于抗体或受体的识别能力。所得聚合物具有极高的耐久性，表现出出色的热稳定性和化学稳定性，能够抵抗恶劣的pH条件，并且保质期长[[20], [21], [22]]。此外，其经济可行的合成方法使其成为化学传感、药物输送、催化以及特别是选择性固相萃取领域中生物受体的理想替代品[23,24]。
虽然已经对单分析物MIPs进行了大量研究，但在处理环境中的复杂混合物时仍存在挑战。本研究通过开发一种针对2-NT和2,6-DNT的双分析物系统的多模板分子印迹聚合物（MIPMULTI）来克服这一缺陷。该研究的重点在于将MIPMULTI与其单模板对应物进行直接、系统的比较，旨在验证一种能够同时、选择性地去除这两种化合物且不损失效率的吸附剂。实现这一目标将为处理更复杂的多组分系统提供必要的方法。
章节摘录
化学品和试剂
2-硝基甲苯（98%）、2,6-二硝基甲苯（≥98%）、1,3-二硝基苯（≥98%）、硝基苯（≥98%）、乙二醇二甲基丙烯酸酯（98%）、4-乙烯基吡啶（≥99%）和1,1'-偶氮双（环己烷碳腈）（≥98%）均购自Sigma-Aldrich（德国达姆施塔特）。甲醇和乙醇等溶剂购自Rochelle Chemicals（南非约翰内斯堡）。其他试剂如盐酸、冰醋酸和氢氧化钠则购自Merck（南非约翰内斯堡）
MIPs和NIPs通过沉淀聚合方法成功合成，采用了单模板和多模板策略。对于单模板方法，分别制备了针对2-硝基甲苯（2-NT）和2,6-二硝基甲苯（2,6-DNT）的MIPs；同时，也通过一次反应合成了同时使用2-NT和2,6-DNT作为模板的多模板聚合物。所有印迹聚合物的合成均采用1:4:20的模板（们）、功能单体（4-VP）和
结论
本研究成功合成了用于选择性去除2-NT和2,6-DNT的多模板MIPMULTI，并对其进行了表征。光谱和热分析证实了聚合的成功以及模板的有效去除。FTIR分析确认了4-乙烯基吡啶单体的嵌入，并验证了硝基芳香化合物模板的后续去除；热重分析（TGA）显示所有聚合物具有高达280°C的高热稳定性。BET表面分析表明所有聚合物均具有介孔结构
Murunwa Lusani Mmbi：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学设计，实验研究，数据分析。Nontlantla Regina Maseko：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，指导，概念构思。Nikita Tawanda Tavengwa：撰写 – 审稿与编辑，数据可视化，指导，资源协调，概念构思。
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
