固相萃取-高效液相色譜法測定水中氯酚類

吳海鵬

（江門融浩水業(yè)股份有限公司，廣東 江門 529000）

酚類化合物有毒，是造成環(huán)境污染的工業(yè)化學(xué)品，天然有機物氯化或水消毒劑能產(chǎn)生鹵代酚副產(chǎn)物，可使水帶有難聞的氣味［1，2］。我國制訂的“水中優(yōu)先控制污染物”中酚類包括苯酚、4－硝基酚、3－甲酚、2，4－二氯酚、2，4，6－三氯酚、五氯酚等?！冻鞘泄┧|(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ/T 206—2005)規(guī)定氯酚總量(2－氯酚、2，4－二氯酚、2，4，6－三氯酚)濃度不得超過 0.010mg/L［3］。

酚是一種比碳酸還要弱的弱酸，在水的溶解度很小，一般為10－3數(shù)量級或更低。因此，測定酚類化合物需要通過合適的方法，將樣品中的酚類進(jìn)行富集和分離，再進(jìn)行檢測。本文通過正交試驗來說明利用SPE技術(shù)富集水中7種酚類時各因素的主次關(guān)系，優(yōu)化SPE條件，提高樣品的回收率，從而提高檢測的準(zhǔn)確性。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑

主要儀器:Agilent 1100高效液相色譜系統(tǒng)(包括二元泵、自動進(jìn)樣器、紫外分光檢測器和熒光檢測器)；美國Agilent公司的ZORABX SB－C18色譜柱；美國Waters公司的真空提取裝置；美國Millipiore公司的 Milli－QA超純水器；Oasis HLB固相萃取小柱(500mg/6 mL，美國Waters公司)；Supelclean ENVI－chrom P 固相萃取小柱(500mg/6 mL，美國 Supelco公司)；strata C18－E 固相萃取小柱(500mg/6 mL，美國 phenomenex公司)；K－D濃縮器。

甲醇、二氯甲烷、四氫呋喃為HPLC級，美國J.T.Baker公司；硫酸為GR級、超純水、酚類標(biāo)樣，中國計量科學(xué)研究院生產(chǎn)。除3－甲基酚的濃度為1100mg/L和2－氯酚為500mg/L外，其余6種酚類(苯酚、4－硝基酚、2，4－二氯酚、2，4，6－三氯酚、五氯酚)的濃度均為1000mg/L。按要求稀釋成7種不同濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，按照不同的要求配制不同濃度進(jìn)行加標(biāo)回收試驗。

1.2 樣品的前處理［4］

樣品采集在棕色玻璃瓶中，樣品量為1000 mL。若樣品有余氯，則每升水加1 g無水亞硫酸鈉脫氯。水樣置于暗處，于4℃冰箱保存，在24h內(nèi)盡快進(jìn)行樣品預(yù)處理。SPE小柱首先用10～15 mL甲醇浸泡20min洗去甲醇后，再用30 mL純水洗去甲醇。在對SPE柱進(jìn)行活化和條件化時，不要將柱床抽干，以防止填料層產(chǎn)生裂隙，降低回收率。在水樣中加入1 mol硫酸使pH達(dá)到2，然后以5 mL/min的速度使水樣通過富集柱，富集完畢，通空氣凈化30min，使吸附好的SPE小柱徹底干燥。SPE小柱直接儲存在冰箱中，20 d內(nèi)將酚類從SPE柱上洗脫下來。SPS小柱用四氫呋喃分2次洗脫，每次1.0 mL，合并后用K－D濃縮器濃縮至0.50 mL，再用四氫呋喃定容至1.0 mL，供HPLC分析用。

1.3 色譜條件

流動相:

A:甲醇/1%(V/V)醋酸；B:純水/1%(V/V)醋酸。

梯度洗脫:

0min 60%A∶40%B，流速:0.90 mL/min；

7.0 min 35%A∶65%B，流速:0.50 mL/min；

11.5 min 90%A∶10%B，流速:0.90 mL/min；

15.0 min 60%A∶40%B，流速:0.90 mL/min；

分析總時間為15.5min；柱溫為35℃；進(jìn)樣量為40μL；檢測器為紫外分光檢測器。利用紫外檢測器具有波長掃描并能在檢測中變換波長的特點，取得7種酚類的最佳波長［5］，其中苯酚和3－甲基酚為275 nm、2－氯酚為280 nm、2，4－二氯酚和 2，4，6－三氯酚為295 nm、4－硝基酚為310 nm、五氯酚為320 nm。

在上述條件下，7種酚類混標(biāo)的色譜圖如圖1所示。

圖1 酚類的色譜圖Fig.1 Chromatograms of Phenols

1.4 正交試驗方案設(shè)計

本次試驗從富集和洗脫兩方面進(jìn)行2組正交試驗。選取SPE小柱、樣品的pH、樣品流速作為富集正交方案考察的因素。另外選取洗脫溶劑、洗脫體積和洗脫次數(shù)三方面作為洗脫正交試驗考察的三個因素。每個因素選取三個水平，以測定7種酚類混標(biāo)加標(biāo)到某市出廠水中的平均回收率作為考察指標(biāo)。選用L9(33)正交表安排試驗方案，各因素水平表如表1所示，試驗結(jié)果如表2所示。

表1 因素水平表Tab.1 Factor Levels

表2 富集因素和洗脫因素正交試驗方案及結(jié)果Tab.2 Factors Orthogonal Test Scheme and Results of Enrichment and Elution

2 結(jié)果和討論

2.1 正交試驗與結(jié)果

由表2可知RB＞RC＞RA，即各因素對富集影響主次為樣品的pH、樣品流速、SPE小柱，最佳的試驗方案為試驗4。富集最佳方案:樣品的pH為2、SPE小柱為Waters Oasis HLB、樣品流速為5 mL/min。表2還表明RF＞ RD＞ RE，即各因素對洗脫影響主次為洗脫次數(shù)、洗脫溶劑、洗脫體積，最佳的試驗方案為試驗4。洗脫最佳方案:洗脫溶劑為四氫呋喃，洗脫體積為2.0 mL，分2次進(jìn)行洗脫。洗脫次數(shù)和樣品的pH對SPE效果的影響最大，其次為樣品的流速，影響稍弱的是洗脫溶劑、洗脫體積、SPE小柱。

2.2 驗證試驗與結(jié)果

根據(jù)正交試驗的結(jié)果，對SPE的主要影響因素，洗脫次數(shù)和樣品的pH進(jìn)行驗證試驗。

2.2.1 洗脫次數(shù)的驗證試驗

配制7種酚類混標(biāo)加入到某市的出廠水中，進(jìn)行洗脫次數(shù)為1、2、3次的加標(biāo)回收試驗，具體結(jié)果如表3所示。結(jié)果表明經(jīng)過2次洗脫后，酚類的回收率在94.2% ～105.1%，符合要求。洗脫次數(shù)增加到3次時，回收率提高不明顯。

表3 不同洗脫次數(shù)的酚類加標(biāo)回收結(jié)果Tab.3 Phenols Standard Addition Recovery Rate under Different Elution Times

2.2.2 樣品的pH的驗證試驗

將7種酚類混標(biāo)加標(biāo)到某市的出廠水中，加標(biāo)濃度與2.3一致。分別把樣品pH調(diào)至1～11進(jìn)行加標(biāo)回收試驗［6，7］，結(jié)果如表 4所示。試驗結(jié)果表明pH為2時樣品的回收率最佳。

表4 不同pH值樣品的加標(biāo)回收率Tab.4 Standard Addition Recovery Rate under Different pH Values

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差

按照以上的試驗條件，按要求稀釋成7種不同濃度的酚類混合標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，其中3－甲基酚的標(biāo)準(zhǔn)濃度為0.00、5.50、11.00、16.50、22.00、27.50mg/L；五氯酚的標(biāo)準(zhǔn)濃度為0.00、10.00、20.00、30.00、40.00、50.00mg/L；其余 5 種酚類的標(biāo)準(zhǔn)濃度為0.00、5.00、10.00、15.00、20.00、25.00mg/L。以峰面積Y對應(yīng)質(zhì)量濃度X繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，以信噪比S/N=5來計算最低檢測濃度，并除以樣品的濃縮倍數(shù)1000得出方法的檢出限，酚類各組分的線性方程如表5所示。由表5可知各組分均相關(guān)系數(shù)在0.9995～0.9999之間，呈現(xiàn)良好的線性。配制標(biāo)準(zhǔn)曲線上限濃度50%的混合標(biāo)準(zhǔn)加標(biāo)到某市出廠水中，重復(fù)進(jìn)樣6次，計算各組分的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)，結(jié)果如表5所示。由表6可知相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.2% ～3.9%之間，符合檢測要求。

表5 酚類的標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限Tab.5 LinearEquationsand Detection Limits of Phenols

表6 酚類的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差Tab.6 Relative Standard Deviation of Phenols

3 結(jié)論

通過正交試驗和驗證試驗探討固相萃取技術(shù)富集水中酚類中各種因素的影響，優(yōu)化得到SPE條件。富集最佳方案:樣品的pH為2、SPE小柱為Waters Oasis HLB、樣品流速為5 mL/min、洗脫溶劑為四氫呋喃、洗脫體積為2.0 mL，分2次進(jìn)行洗脫。洗脫次數(shù)超過2次或洗脫體積超過2 mL，對酚類的回收率沒有提高。在SPE的各因素中樣品的pH和洗脫次數(shù)對SPE效果的影響最大，其次為樣品流速，影響稍弱的是洗脫溶劑、SPE小柱和洗脫體積。各組分均相關(guān)系數(shù)在0.9995～0.9999之間，呈現(xiàn)良好的線性。相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.4%～3.9%之間，精密度好。檢出限為0.1～0.5μg/L，符合水中酚類測定的要求。

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