加速溶劑萃取-高效液相色譜法測(cè)定五氯苯酚

李琳,薛秀玲,連小彬

(1.華僑大學(xué)化工學(xué)院,福建泉州 362021; 2.晉江出入境檢驗(yàn)檢疫局,福建泉州 362200)

加速溶劑萃取-高效液相色譜法測(cè)定五氯苯酚

李琳1,薛秀玲1,連小彬2

(1.華僑大學(xué)化工學(xué)院,福建泉州 362021; 2.晉江出入境檢驗(yàn)檢疫局,福建泉州 362200)

建立加速溶劑萃取-高效液相色譜聯(lián)用的方法,檢測(cè)皮革中五氯苯酚的殘余量.采用正己烷為溶劑,皮革樣品經(jīng)加速溶劑萃取、濃縮、過濾后,以乙腈和0.5%的乙酸水溶液為流動(dòng)相,通過 C18高效液相色譜柱,在二極管陣列檢測(cè)器波長(zhǎng)為214 nm處進(jìn)行檢測(cè),以標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)保留時(shí)間定性及外標(biāo)法定量分析.結(jié)果表明:五氯苯酚在質(zhì)量濃度為0.1～20.0 mg·L-1范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系(r=0.999 8),平均回收率為96.0%～99.7%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.74%～5.42%,檢測(cè)限為0.02μg·g-1.

五氯苯酚;加速溶劑萃取;高效液相色譜法;皮革制品;正己烷

五氯苯酚(PCP)是一種重要的防腐劑,主要用于紡織品和皮革制品.由于五氯苯酚比較穩(wěn)定,具有很強(qiáng)的致癌、致畸、致突變效應(yīng),會(huì)通過呼吸、皮膚接觸等形式在人體內(nèi)產(chǎn)生生物累積,危害人體健康,因此被許多國(guó)家列入持久性有機(jī)污染物和優(yōu)先污染物黑名單[1].目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)皮革及其制品中殘留五氯苯酚的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)方法,主要根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)制定的ISO 17070-2006《皮革.化學(xué)試驗(yàn).五氯苯酚含量測(cè)定》[2]和我國(guó)商檢部門制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SN/T 0193.1-1993《出口皮革及皮革制品中五氯酚殘留量檢驗(yàn)方法乙酰化-氣相色譜法》[3].然而,上述方法萃取的有機(jī)溶劑用量大、耗時(shí)長(zhǎng),而且五氯苯酚沸點(diǎn)較高,需要經(jīng)過衍生后才可氣化,樣品前處理較為繁瑣.Meyer[4]等建立了超臨界流體萃取與氣相色譜聯(lián)用測(cè)定皮革中五氯苯酚的方法,但方法較為復(fù)雜.加速溶劑萃取(Accelerated Solvent Extraction, ASE)是一種萃取時(shí)間短、溶劑用量少、萃取效率高、安全、自動(dòng)化程度高的方法,已經(jīng)被美國(guó)國(guó)家環(huán)保局批準(zhǔn)為EPA 3545號(hào)標(biāo)準(zhǔn)方法[5].本文建立了加速溶劑萃取與高效液相色譜聯(lián)用的新方法,測(cè)定皮革及其制品中五氯苯酚的殘余量.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器 Agilent 1100型高效液相色譜儀(美國(guó)Agilent公司);ASE 300型加速溶劑萃取儀(美國(guó)戴安公司);M illi-Q型純水系統(tǒng)(美國(guó) M illipo re公司);Turbo快速濃縮工作站(美國(guó) Zymark公司); PTFE針式過濾頭(0.45μm/Ф13 mm,美國(guó)Agilent公司).

1.1.2 試劑 正己烷、乙腈、甲醇(色譜純,美國(guó) Tedia公司);冰醋酸(分析純,廣東光華化學(xué)有限公司);五氯苯酚標(biāo)準(zhǔn)品(純度99.5%,德國(guó));0.5%乙酸溶液,去離子水于當(dāng)天配制使用.

1.2 樣品前處理

將皮革樣品剪碎為5 mm×5 mm的小塊,混勻后精確稱取5.000 g,放至底部放有玻璃纖維素濾紙片的34 m L的不銹鋼萃取池中,進(jìn)行加速溶劑萃取.在一定的溫度和壓力條件下,進(jìn)行加熱和靜態(tài)循環(huán)萃取;然后,用氮吹儀濃縮吹干,準(zhǔn)確加入1 mL正己烷溶解殘?jiān)?經(jīng)0.45μm微孔濾膜過濾,并進(jìn)行高效液相色譜儀測(cè)定.色譜條件:Agilent HC-C18液相色譜柱(250 mm×4.0 mm,5μm),流動(dòng)相為V(乙腈)∶V(0.5%乙酸水溶液)=75∶25,流速為1.0 mL·min-1,柱溫為35℃,二極管陣列檢測(cè)器(DAD)波長(zhǎng)為214 nm,進(jìn)樣量為10μL.

1.3 定性與定量分析

采用保留時(shí)間對(duì)樣品進(jìn)行初步定性.根據(jù)初步定性結(jié)果,在樣品中加入一定量(一般為等量)的初步定性的組分,進(jìn)行色譜分析.如果譜圖中該組分的峰面積增加,并且周圍沒有新的色譜峰出現(xiàn),可認(rèn)為初步定性結(jié)果是正確的.采用外標(biāo)峰面積法進(jìn)行定量分析.

2 結(jié)果與討論

2.1 萃取溶劑的選擇

固定溫度為120℃,靜態(tài)時(shí)間為5 min,循環(huán)次數(shù)為2次,氮?dú)獯祾邥r(shí)間為80 s,考察正己烷、丙酮和二氯甲烷對(duì)皮革樣品中五氯苯酚的萃取效率(η).結(jié)果表明:用正己烷和丙酮作為萃取溶劑,其萃取率分別為98%和96%,萃取液透明;以二氯甲烷作為萃取溶劑,其萃取率為153%,萃取液呈渾濁狀,推測(cè)可能將樣品中雜質(zhì)也萃取出來,故需經(jīng)后續(xù)的凈化處理方可進(jìn)行儀器分析.

由于皮革樣品中添加了染料,丙酮極性強(qiáng)于正已烷,有可能將其中的染料組分也萃取出來,對(duì)后續(xù)的儀器分析造成一定的難度,故選擇正己烷為加速溶劑萃取的溶劑.

2.2 萃取條件的選擇

加速溶劑萃取中萃取劑的用量較少,且萃取劑體積有一定的限制,故不考慮萃取劑體積的影響.在單因素考察萃取溶劑類型的基礎(chǔ)上,分別以A,B,C,D代表萃取溫度(θ)、靜態(tài)萃取時(shí)間(t1)、循環(huán)次數(shù)(n)、吹掃時(shí)間(t2)為主要影響因素,設(shè)計(jì)L9(34)正交實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果,如表1所示.

表1 正交設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.1 Orthogonal design and experimental data

由表1的極差(R)值可知,影響萃取率的大小順序依次為溫度、靜態(tài)萃取時(shí)間、循環(huán)次數(shù)、氮?dú)獯祾邥r(shí)間.提高溫度可減弱基質(zhì)與被分析物間的作用力,加快被分析物從基質(zhì)中解析并快速進(jìn)入溶劑.靜態(tài)萃取時(shí)間和循環(huán)次數(shù)對(duì)結(jié)果影響相當(dāng),增加循環(huán)次數(shù)時(shí)可適當(dāng)減少靜態(tài)萃取時(shí)間.氮?dú)獯祾呖梢詫⑤腿〕丶肮苈分械娜軇┩耆祾吒蓛?但吹掃時(shí)間過長(zhǎng)并不會(huì)提高萃取效果,故吹掃時(shí)間選擇80 s.

從表1還發(fā)現(xiàn),5號(hào)實(shí)驗(yàn)的萃取率為97.57%,萃取效率最高,可得出最優(yōu)組合為A2B2C3D1.然而,考慮到增加循環(huán)次數(shù)可適當(dāng)減少靜態(tài)萃取時(shí)間,故將靜態(tài)萃取時(shí)間從5 min降低為3 min,而循環(huán)次數(shù)由2次增加到3次,以體現(xiàn)萃取過程的少量多次,萃取率更高,得出新的最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件A2B3C2D3.

在最優(yōu)條件下,皮革中五氯苯酚的萃取率為99.38%,萃取時(shí)間約為16 min,與傳統(tǒng)方法如水蒸氣蒸餾方法(約5 h)和索氏提取方法(約8 h)相比,縮短了4～7 h,而工作效率得到較大的提高.因此,采用最優(yōu)方案組合:溫度為120℃,靜態(tài)時(shí)間為3 min,循環(huán)次數(shù)為3次,氮?dú)獯祾邥r(shí)間為80 s.

2.3 液相色譜分析條件的選擇

在乙腈/水、甲醇/水、乙腈/0.5%乙酸水溶液、甲醇/1.0%乙酸水溶液、甲醇/2 g·L-1乙酸銨水溶液等流動(dòng)相[6-9]中,比較五氯苯酚的出峰情況.結(jié)果表明,在V(乙腈)∶V(0.5%乙酸水溶液)=75∶25條件下,五氯苯酚峰形較好,而在其他條件下,五氯苯酚的出峰效果較差,存在出峰時(shí)間太晚或峰形拖尾嚴(yán)重等現(xiàn)象.這是因?yàn)闃悠方M分與色譜柱上的硅醇基團(tuán)相互作用,引起樣品組分的次級(jí)保留效應(yīng),造成峰嚴(yán)重拖尾.通過在流動(dòng)相中加入酸性改良劑(如乙酸),可以減少酸性組分的次級(jí)保留效應(yīng),使目標(biāo)物五氯酚的峰形得到改善.此外,通過調(diào)節(jié)柱溫及流速,五氯苯酚在10 min內(nèi)出峰,且能與雜質(zhì)完全分開.

實(shí)驗(yàn)最終選擇高效液相色譜的條件:V(乙腈)∶V(0.5%乙酸水溶液)=75∶25,柱溫為35℃,流速為1.0 m L·min-1,DAD檢測(cè)波長(zhǎng)為214 nm.樣品的高效液相色譜(HPLC)圖,如圖1所示.

將五氯苯酚標(biāo)準(zhǔn)品和加速溶劑萃取提取皮革樣品分別進(jìn)行乙酰化衍生處理,使其生成五氯苯酚乙酸酯;然后,通過氣相色譜-質(zhì)譜進(jìn)行定性分析,結(jié)果如圖2所示.從圖2可知,五氯苯酚乙酸酯的特征碎片離子為定量離子266,定性離子264,268和308,表明所測(cè)物質(zhì)確為五氯苯酚.

圖1 五氯苯酚的高效液相色譜圖Fig.1 HPLC map of pentachlo rophenol

圖2 五氯苯酚乙?；苌锏馁|(zhì)譜圖Fig.2 Mass spectrum of pentachlo rophenol’s acetylated derivatives

2.4 線性范圍與檢測(cè)限的測(cè)定

對(duì)五氯苯酚標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行 HPLC分析,根據(jù)峰面積繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線.采用峰面積外標(biāo)法定量分析,在0.1～20.0 mg·L-1范圍內(nèi),色譜面積(Y)與質(zhì)量濃度(X)呈良好線性關(guān)系.五氯苯酚線性回歸方程為Y=184.27X+9.471 6,相關(guān)系數(shù)r為0.999 8(n=8).以五氯苯酚響應(yīng)的3倍信噪比計(jì),依據(jù)最終樣品溶液所代表的試樣量、定容體積和進(jìn)樣體積計(jì)算,可得出方法最低檢出限為0.02μg·g-1.

2.5 準(zhǔn)確度和精密度的測(cè)定

在最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下,分別對(duì)空白皮革樣品進(jìn)行低、中、高濃度添加水平的樣品加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn).結(jié)果表明,皮革中五氯苯酚的平均回收率(n=7)為96.0%～99.7%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.74%～5.42%.

2.6 測(cè)定方法的比較

分別采用文獻(xiàn)[2],[3]所提出的方法,以及加速溶劑萃取-高效液相色譜(ASE-HPLC)方法對(duì)反絨皮樣品進(jìn)行測(cè)試,如表2所示.表2中:V為總?cè)軇?t為檢測(cè)時(shí)間,ρ為五氯苯酚質(zhì)量濃度,ρl為檢測(cè)限,γ為回收率.從表2可知,3種方法測(cè)定值相當(dāng),可靠性高;文中建立的加速溶劑萃取-高效液相色譜聯(lián)用法具有使用溶劑少、萃取時(shí)間短和萃取效率高等優(yōu)點(diǎn).

表2 皮革中五氯苯酚檢測(cè)方法的比較Tab.2 Comparison of detection methods of pentachlorophenol in leather

3 結(jié)束語

采用加速溶劑萃取-高效液相色譜檢測(cè)皮革中五氯苯酚的方法,具有較高的靈敏度、精密度和回收率,符合國(guó)內(nèi)外各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)皮革及其制品中五氯苯酚含量的檢測(cè)要求.在五氯苯酚質(zhì)量濃度為0.1～20 mg·L-1范圍內(nèi),呈良好的線性關(guān)系(r=0.999 8),其平均回收率為96.0%～99.7%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.74%～5.42%(n=7),檢測(cè)限為0.02μg·g-1.該方法可作為測(cè)定皮革中五氯苯酚的快速檢測(cè)方法.參考文獻(xiàn):

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(責(zé)任編輯:黃曉楠英文審校:劉源崗)

Determination of Pentachlorophenol in Leather by Accelerated Solvent Extraction and HPLC

L ILin1,XUE Xiu-ling1,L IAN Xiao-bin2
(1.College of Chemical Engineering,Huaqiao University,Quanzhou 362021,China; 2.Jinjiang Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Quanzhou 362200,China)

A method of accelerated solvent extraction and high performance liquid chromatography(HPLC)was developed for the determination of residue pentachlorophenol in leather.The leather samples were extracted using accelerated solvent extraction(ASE)with N-hexane,then enriched and filtrated.Pentachlorophenol(PCP)was eluted on a C18column with acetonitrile and 0.5%acetic acid solution,which then were detected by diode array detection(DAD)at 214 nm.Qualitative and quantitative analysis was carried out by retention time of PCP and external standard method.The results show that the mass concentration of PCP was a linear range of 0.1～20 mg·g-1with good correlation coefficients (r=0.999 8),the mean recoveries were 96.0%～99.7%,with the relative standard deviation were 0.74%～5.42%,and the detection limit of this method for PCPwas 0.02μg·g-1.

pentachlo rophenol;accelerated solvent extraction;high-performance liquid chromatography;leather;N-hexane

O 657.72;TQ 243.3

A

1000-5013(2011)03-0292-04

2009-10-21

薛秀玲(1975-),女,副教授,博士,主要從事環(huán)境分析化學(xué)的研究.E-mail:xueling@hqu.edu.cn.