具体实施方式

实施例1

一种基于检测液净化的针式过滤器，包括过滤器本体1，其特点在于，所述过滤器本体1包括上液腔11，所述上液腔11设有进液口12和位于上液腔11底部的出液口，所述上液腔11内设有沿上液腔11往复运动的柱塞2，柱塞2与上液腔11的内壁密封配合，所述柱塞2连接有推杆21，所述推杆21的一端伸出上液腔11的顶部并连接有按压部22，所述出液口可拆卸连接有过滤组件3。

具体实施时，待过滤的液体通过进液口12进入上液腔11内并处在柱塞2与出液口之间，工人按压按压部22推动推杆21使柱塞2在上液腔11内向下滑动，上液腔11内的液体随柱塞2的滑动进而通过滤组件3，通过过滤组件3的液体被过滤组件3过滤除去液体中色素等物质，以便对液体中的农药残留进行检测分析。

作为进一步的优化方案，所述进液口12位于所述上液腔11的上方，所述进液口12与所述上液腔11的内顶壁之间的距离大于一个柱塞2的厚度，所述进液口12处设置有弧形向上的进液管13，所述进液管13与进液口12连通，进液管13的端部设置有管塞14，所述管塞14可塞住进液管13的管口，避免异物进入进液管13中。当需要将待过滤的液体注入上液腔内时，先将柱塞移动至进液口的上方，然后打开管塞，向进液管内倒入待过滤的液体，待过滤的液体顺着进液管通过进液口进入上液腔内，然后将进液管的管口塞住，通过按压按压部，即可使待过滤的液体通过过滤组件，完成对液体的过滤。

作为优选实施例，所述过滤组件3包括可拆卸连接的多个串联连接的过滤单元，每个所述过滤单元包括壳体34及填充在壳体34内的过滤介质。通过这种多次过滤的方式进一步去除液体中色素等物质，使对液体中的农药残留的检测分析更加准确。

作为优选实施例，所述壳体34底部为带孔的筛板结构38，所述壳体34顶部为敞口；且所述壳体34的顶端及底端分别设有内螺纹口或外螺纹口，相邻所述壳体34的下端与上端螺纹密封连接。这样设计，便于对每个过滤单元进行拆卸以及更换内部填料，使用起来更为方便。

作为进一步的优化方案，所述过滤器本体1的底部相应所述出液口的位置处设置有第一螺接部15，所述第一螺接部15的两端连通，所述第一螺接部15与相邻的所述壳体34的顶端螺纹连接，所述第一螺接部15内也设置有所述筛板结构38。这样在确保待过滤的液体能够顺利通过筛板结构的同时，第一螺接部的下方壳体中的过滤介质不会进入上液腔中。

作为进一步的优化方案，所述壳体34呈阶梯轴状，所述壳体34的顶部为圆形敞口状，底部设置有第二螺接部35，所述第二螺接部35的两端相通，所述第二螺接部35的直径小于所述壳体34顶部的直径，所述第二螺接部35的外周面上设有外螺纹，所述壳体34顶部的圆形敞口内设有内螺纹，所述壳体34下端的第二螺接部35与下方所述壳体34顶部的圆形敞口螺纹连接。优选的，所述壳体34上的螺纹为管螺纹，这样能提高螺纹连接时相邻两个壳体之间的密封性。

作为进一步的优化方案，所述壳体34的顶部端面上设置有环形密封槽36，所述环形密封槽36内安装有密封圈37，所述壳体34通过顶部的所述密封圈37与位于当前所述壳体34上方的壳体34或过滤器本体1密封配合，进一步增强壳体连接时的密封性。

作为优选实施例，所述过滤单元包括第一过滤单元31、第二过滤单元32和第三过滤单元33；所述第一过滤单元31包括壳体34及填充在壳体34内的改良PVPP吸附剂；所述第二过滤单元32包括壳体34及填充在壳体34内的PSA、GCB和无水硫酸镁的混合物；所述第三过滤单元33包括壳体34及设在壳体34内的滤膜39。因第三过滤单元为最后一个过滤单元，其下方再无与之连接的过滤单元，因此第三过滤单元中的第二螺接部上可设置螺纹也可以不设置螺纹，当设置螺纹时，可算作是预留用，若是需要增加过滤单元时可直接将过滤单元与预留的螺纹进行螺接；所述第三过滤单元中的筛板结构可以用于支撑滤膜用，也可以通过选用自身就带有支撑环的滤膜而不用设置筛板结构。

实施例2茶叶中农药残留检测方法

本实施例中使用的主要仪器及生产厂家如表1所示。

表1-1主要仪器及生产厂家

另外，对农药残留检测所使用的主要试剂与材料如下：

农药标准品(178种化合物)，纯度为98.0％至99.9％，购自Dr.Ehrenstorfer公司(德国)。色谱级乙腈、甲醇、甲苯、甲酸、丙酮购自美国TEDIA有限公司。甲酸(≥99.0％)、乙酸(≥99.0％)和甲酸铵(≥99.0％)购自Sigma-Aldrich公司(St.Louis,MO)。N- 丙基乙二胺(PSA)、石墨化炭黑(GCB)、C18吸附剂(C18)、硫酸镁、氯化钠、柠檬酸钠、柠檬酸氢二钠、乙酸钠均购自上海国药集团。其他试剂采购如下：N-乙烯基吡啶酮 (NVP)，N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)(Sigma)，偶氮二异丁腈(AIBN)(Adamas)，磷酸二氢钠(Greagent)，硫酸钠(Greagent)。

另外，作为优选方案，多孔PVPP的制备方法如下：在三口烧瓶上配备温度计和磁力搅拌装置，通入氮气，以下反应均在氮气保护下发生反应。加入5％的硫酸钠85mL，5％的磷酸二氢钠水溶液85mL及1％的CTAB 8.5g作为分散剂，水浴锅温度设定为80℃，投入 85g的NVP单体，0.85g的NMBA为交联剂，0.85g的AIBN为引发剂,得到NVP交联溶胀颗粒。经120μm孔径的棉纤维滤纸过滤，过滤后颗粒经纯水洗涤，甲醇溶液浸泡，真空抽滤，干燥至恒重，得到最终颗粒状产品为多孔PVPP。

一、本实施例检测茶叶中农药残留的方法步骤如下：

1)茶叶样品制备

本实施茶叶样品来自合肥海关技术中心日常送检样品，已被确认不含有目标农药。试验茶样粉碎后过50目筛，密封保存备用。

2)茶叶中农药残留提取液提取

本实施例中对茶叶中农药残留提取，以乙腈作为萃取溶剂，具体步骤如下：

称取2g(精确至0.01g)制备后的茶叶样品于50mL具塞离心管中，加入4mL纯水静置提取20min后，加入20mL乙腈拧紧上盖，手动涡旋提取2min将组织分散，加入2g NaCl再次手动涡旋提取2min，高速离心机在8000r/min状态下离心5min，所得上层清液即样品提取液。

3)提取液净化

本实施例采用如下4种净化方法对提取液进行净化处理：

方法①：取上述提取方法后的上层清液10mL加入净化管(PSA 250mg；GCB 50mg；无水MgSO4 750mg；多孔PVPP 750mg)中，剧烈振荡摇晃后手动涡旋2min，高速离心机 8000r/min离心5min，取2mL上层清液过0.22μm有机相滤膜至进样小瓶中，供仪器测定。

方法②：取上述提取方法后的上层清液10mL加入(C18 400mg；PSA 400mg；GCB 400mg；无水MgSO4 1200mg)中，剧烈振荡摇晃后手动涡旋2min，高速离心机8000r/min 离心5min，取2mL上层清液过0.22μm有机相滤膜至进样小瓶中，供仪器测定。

方法③：取上述提取方法后的上层清液10mL经40℃水浴旋转蒸发至1mL左右，待净化。Cleanert TPT柱中加入约2cm高的无水硫酸钠，用4mL乙腈-甲苯(3:1,v/v) 预洗柱，此时经过柱子的淋洗液接入废液缸中，弃去。当淋洗液快流尽时，迅速将浓缩后的待净化1mL溶液转移至Cleanert TPT柱，注意不能等淋洗液完全流干，防止柱内有空气进入，气泡会影响净化效果。用乙腈-甲苯(3:1，v/v)洗涤1号鸡心瓶3次(每次2mL 洗涤液)，将洗涤液也移入柱中；在柱上装上50mL贮液器，用25mL乙腈-甲苯(3:1， v/v)淋洗小柱，收集所有流出液于2号鸡心瓶中，在40℃水浴中旋转蒸发至0.5mL，使用氮吹仪氮吹至近干，用10mL乙腈-水(1:9，v/v)定容液溶解，溶解后取2mL过0.22 μm有机相滤膜至进样小瓶中，供仪器测定。

方法④：采用本发明过滤器，取上述提取方法后的上层清液2mL加入过滤器内，推入活塞推杆，施加一定压力，等待滤液流入下置的进样小瓶中，供仪器测定。

4)农药残留的定性和定量检测分析

本实施中对农药残留的定性和定量使用UPLC系统进行，该系统由真空脱气机，自动进样器和二元泵(Agilent 1290Infinity，Agilent Technologies，Santa Clara，CA，USA)组成，偶联四极杆飞行时间质谱。配备有DuoSpray TM离子源的飞行质谱仪，其包括电喷雾界面和大气压化学电离界面(AB SCIEX TripleTOF TM 5600+，USA)。色谱分离在Agilent Eclipse Plus C18 RRHD柱(50mm×2.1mm；1.8μm)(Agilent，USA)上进行。

UPLC-Q-TOF/MS条件

色谱柱：ZORBAX SB-C18柱；流动相：A相为5mmol/L乙酸铵-0.1％(v/v)甲酸水溶液，B相为乙腈。

色谱柱的选择考虑对多种化合物分析时，C18色谱柱能够对不同PH值的化合物实现良好分离。流动相的选择主要考虑以下三个方面：1)、选择与样品溶液相同的溶剂，保持二者间的溶解性；2)、选择低粘度溶剂如乙腈、甲醇，避免对色谱柱造成负担；3)、加入适量的缓冲盐。如甲酸铵、乙酸铵，改善化合物的峰形，减少或消除色谱峰的拖尾、加宽现象，同时增加对仪器的灵敏度和保留时间的精准度。这些条件可以使得质谱产生更好的分辨率、形状良好的峰和高灵敏度的峰面积。在本论文中涉及的134种农药化合物的极性均不相同，根据资料显示大部分化合物呈现加氢峰或加氨峰，因此最终确定水相为含有5mM乙酸铵和0.1％甲酸的水溶液、有机相为纯乙腈时，色谱分离效果最好。

梯度洗脱程序：0-3.00min，1％B-30％B；3.00-6.00min，30％B-40％B；6.00-9.00min， 40％B；9.00-15.00min，40％B-60％B；15.00-19.00min，60％B～90％B；19.00～23.00 min，90％B；23.00-23.01min，90％B～1％B，保持4min。流速：0.4mL/min；柱温： 40℃；进样量：10μL。

离子源：电喷雾电离(ESI)源，正离子模式；扫描方式：正离子全扫描；全扫描范围：m/z 50-1600。

干燥气温度：325℃；流速：10L/min。鞘流气温度：325℃；流速：11L/min。雾化器压力：276kpa。毛细管电压：4 000V。碎裂电压：140V。

UPLC-Q-TOF/MS使用前需要进行调谐，调谐过程连续导入参比溶液对仪器质量轴进行实时校正。参比溶液主要成份为嘌呤(C₅H₄N₄，其离子精确相对分子质量为121.0508730) 和HP-0921(C18 H18O6N3P3F24，其离子精确相对分子质量为922.009798)，能够实时对测定的目标物进行质量数校正，给出离子的准确质量。

二、结果与分析

1)UPLC-QTOF-MS分析

本实施例对178种农药进行一级质谱分析，将目标化合物区分为敏感物(0.05mg/L浓度下可检测到)和不敏感物(0.05mg/L浓度下不可检测到)。有44种农药在不敏感检测范围内。因此，本实施例对134种敏感农药进行了重点研究。134种农药的名称、化学式、保留时间及相关质量信息见表1，提取离子色谱图见图6。

本实施例挑选了134种适用于液相色谱-质谱联用的农药包括有机磷(如乐果)、吗啉类(如丁苯吗啉)、酰胺类(如双酰苯草胺)、取代脲类(如利谷隆)、氨基甲酸酯类 (如灭多威)、三唑类(如三唑酮)等农药。除了选择最合适的流动相外，样品的基质通常也会造成严重的干扰，影响分析结果的准确性。本实施例将①-③的三种不同的净化方法得到的茶叶基质的总离子色谱(TIC)图谱如图7所示。图中显示了方法①的基质响应峰低于方法②和方法③，表明该方法可以去除更多的基质干扰，对后续的农药残留检测提供了更加干净的背景。

本实施例比较了净化方法①-③在同一提取方法下对茶叶的净化效果。结果显示：在 0.005mg/L基质加标浓度下，方法①有92种农药可被检出，高于方法②、③(80、83)；在0.05mg/L基质加标浓度下共有114农药呈现为弱基质效应，高于方法②、③(92、90)，表现出较好的灵敏度和较低的基质效应；在加标浓度50μg/kg回收率实验中，方法①有98种农药回收率处于70％-120％范围内，略低于方法③(113、116)，表明该方法中使用填料可用于多功能过滤器的研发。

表1、134种农药的名称、化学式、保留时间和相关质谱信息

二)多功能过滤器的优化

本实施净化方法④中采用不同规格的过滤器(3mL、6mL)控制流速，考察不同过滤器体积对茶叶样品净化效率的影响。参考方法③的吸附剂配比用量，在不同规格的过滤器MFF-3mL、MFF-6mL中填充混合均匀后的50mg PSA、10mg GCB、150mg多孔PVPP和150 mg无水MgSO4，然后加入2mL的待检测的茶叶提取溶液。茶叶样品中含有大量的色素，初步提取液颜色为墨绿色，当使用MFF-6mL时，净化后的茶样仍呈深绿色，表明基质内仍有大量色素未被吸附。MFF-3mL净化效后的溶液均呈现出淡绿色透明溶液。因此，选择 MFF-3mL进行下一步的实验研究。

根据吸附剂的特性并结合多功能针式过滤器的柱式特点，对过滤器内的多孔PVPP展开实验，讨论多孔PVPP与其它吸附填料分层后，是否对净化效果有所影响，以MFF-3mL 为基础，共试验两种型号，分别为混合型多功能过滤器MFF-3mL-Mix和分层型多功能过滤器MFF-3mL-Layered。具体净化方法同上。以上两种吸附剂不同状态下的净化方法，净化后可以明显看到颜色差别，虽然两种方法净化后的茶叶样品颜色均有所变浅，但 MFF-3mL-Layered净化后的样品状态更接近无色透明，效果十分显著。从基质效应对比数据来看，134种农药中有94种农药在MFF-3mL-Layered净化后得到了低于MFF-3mL-Mix的基质效应。究其原因，多孔PVPP主要吸附茶叶中的多酚类物质，PSA主要吸附茶叶中的脂肪酸和少量色素，GCB主要吸附茶叶中的色素，茶叶提取基质中含有大量的多酚类化合物 (约占基质干扰的80％)。在使用混合填料应用的时候，PSA和GCB可能同时吸附了部分多酚类化合物，使得吸附色素性能下降，因此将多孔PVPP填料分层后，在多孔PVPP首先接触茶叶提取物并发挥作用去除多酚类的干扰后，PSA和GCB可以更好的吸附茶叶中的色素,从而进一步降低基质效应。图8列举了两种方法下茶叶中20种农药的具体基质效应。

三)方法①-③的比较

茶叶基质成份复杂，不仅会影响方法的准确性、重复性和灵敏度，也会对色谱柱和质谱仪器系统造成致命的损害，造成仪器的灵敏度和使用寿命的下降。因此，需要采用适合的净化方案来去除干扰提取液中存在的干扰杂质。

按照上述净化方法净化后的茶叶空白基质提取液中，加入134种农药标准品稀释至 0.05mg/L浓度进样，对茶叶样品进行基质效应检测。如图9所示，经过基质效应计算公式，方法①净化后，有114农药呈现为弱基质效应，20种农药为中等基质效应；方法②方法净化后，有92种农药呈现为弱基质效应，42种农药为中等基质效应方法③净化后，有 90种农药呈现为弱基质效应，44种农药呈现为中等基质效应。结果表示，方法①可以得到更加干净的茶叶基质。图10列举了同样的方法，使用上述前三种净化方法净化后的茶叶基质分别将134种农药标准品稀释至低浓度状态(0.001mg/L,0.002mg/L,0.005 mg/L)，在经过仪器分析后，判断其对仪器灵敏度的影响。对比结果见图11。结果表明，在加标浓度0.001mg/L时，方法①检测到农药数量为21个，方法②检测到22个，方法③检测到23个；在加标浓度0.002mg/L时，以上三种方法分别检测到了62、62、59种农药数量，在加标浓度0.005mg/L时，以上三种方法分别检测到了92、80、83种农药数量。结果表明，在极低浓度下三种方法的灵敏度差异不大，当浓度增大至0.005mg/L时，采用方法①能够使仪器保持较好的灵敏度。

四)、方法①与方法④的比较

在相同吸附剂用量配比条件下比较两种方法的净化效果。其中方法①按如上所述方法步骤进行实验，方法④以MFF-3mL-Layered进行实验。选择50mg PSA、10mg GCB、150mg多孔PVPP和150mg无水MgSO4为吸附剂，比较了对2mL待净化茶叶基质的净化效果。

结果分析表明，使用MFF-3mL-Layered比方法①更能降低基质效应。得到更好的净化效果。经MFF-3mL-Layered净化后，134种农药中有133种农药的呈现显示出弱基质效应，仅有1种农药呈现中等基质效应。与方法①相比，呈现弱基质效应的农药数量增加了19 个。在回收率方面，在两个加标水平(50μg/kg、100μg/kg)下进行回收率实验， MFF-3mL-Layered净化后的茶叶样品在较低浓度加标水平下的回收率为82.1％-100％，与方法①相比，在该加标水平下的农药回收率落在70％-120％范围内的农药数量提高了9％，RSD 均小于20％。结果表明，MFF-3mL-Layered提高了低浓度加标水平下的农药平均回收率，提高了农药检测的准确性。

同时，本实施例对于上述所有方法所需的时间成本与经济成本进行综合计算，仅以完成单个可进样样品的净化步骤时间计算，提取样品时间因相同不再计入。从总体所需时间成本上比较，方法③所需时间为100min左右，其中洗脱步骤(约40min)和旋转蒸发(约50min)步骤耗时较长；而方法②和③需要离心和涡旋等，总体操作等待时长约10min；相比之下，方法④在2mL待净化样液约2滴/s的恒定速度通过过滤器净化后，可直接进入进样小瓶中。在样液自身重力不足流速下降时，还可借助活塞推杆帮助其过滤，总耗时约1min。从前处理所需经济成本上比较，方法③需要增加35mL乙腈-甲苯(3:1，v/v) 作为洗脱液，加上净化柱自身价格较高，经济成本为本文所用方法中最高，且试剂的使用对环境和操作人员均有一定的影响。综合考虑，方法④极大程度上节约了净化时间，显著提高了前处理效率，且当需要大规模处理样品时，还可与自动化机器相结合，同时大量地净化机器内匹配数量的样品，节约了人力物力。

应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。