分散固相微萃取法測定水樣中甲基紫的含量

段翔洋，　申江萍，　祁　嬡，　袁麗娜，　劉亞蘭，　王柯新（山西師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，山西 臨汾 041000）

分散固相微萃取法測定水樣中甲基紫的含量

段翔洋，申江萍，祁嬡，袁麗娜，劉亞蘭，王柯新
（山西師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，山西 臨汾 041000）

建立了一種磁分散固相微萃取分光光度法檢測水樣中甲基紫含量的分析方法，主要考察了樣品的pH值、吸附劑的用量、萃取與解析時(shí)間、解析劑的種類、解析劑用量以及離子強(qiáng)度對甲基紫萃取性能的影響。最優(yōu)化條件下，線性關(guān)系在0.01～0.2 μg/mL的范圍內(nèi)良好，線性相關(guān)系數(shù)也較高（R2＞0.99）。經(jīng)檢測，日內(nèi)重復(fù)性5.3%，日間重復(fù)性4.9%。檢出限為0.024 μg/mL，定量限為0.079 μg/mL。還研究了在湖水和魚塘水中不同加標(biāo)量的回收率，其中湖水的加標(biāo)回收率在94.3%～101.0%，魚塘水的加標(biāo)回收率在85.4%～90.0%。

磁分散固相微萃取；甲基紫；分光光度法

甲基紫是三苯甲烷類化合物，在染料、制藥和分析試劑等方面有廣泛應(yīng)用。此類染料組成復(fù)雜，性質(zhì)穩(wěn)定，色度高，水質(zhì)波動(dòng)大，可生化能力差，對人類及各種生物具有致畸、致癌和致突變的作用，對環(huán)境也造成了嚴(yán)重影響［2］。但由于它對魚類的寄生蟲病、水霉病等有良好的治療效果，且價(jià)格較低，很多養(yǎng)殖戶仍違規(guī)使用，因此，對甲基紫的殘留監(jiān)控問題很重要。

甲基紫的測定多采取氣相色譜-質(zhì)譜法［3］、高效液相色譜法［4］和液相色譜-質(zhì)譜法［5］。但由于甲基紫禁止使用，因此在測定時(shí)，靈敏度越高越好。隨著科技的發(fā)展，分析儀器雖有了很大進(jìn)步，但為了提高靈敏度，在測定之前仍有必要進(jìn)行分離與富集［6］。目前常用的分離富集方法有濁點(diǎn)萃取法［7］、固相萃取法［8］、旋轉(zhuǎn)盤吸附萃取法［9］和溶劑萃取法［10］等。磁分散固相萃取作為一種新型的分析方法，具有材料易得，便于制備，操作簡單，磁性強(qiáng)，成本低，又利于回收再利用等優(yōu)點(diǎn)，是一種無毒無害的環(huán)境友好型方法。

本文提出一種磁分散固相微萃取分光光度法，以磁吸附劑為固相萃取劑，對廢水中甲基紫的含量［11］進(jìn)行測定研究。將磁吸附劑直接混合分散到溶液中，以便其充分接觸，使吸附萃取效率提高，同時(shí)又可以用永磁鐵將吸附材料從溶液中收回。該方法將樣品的吸附和解析過程結(jié)合起來，通過對樣品中分析成分和磁吸附劑吸附平衡的控制，使待測組分分離［12］。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1試劑與儀器

乙醇（天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司）、丙酮（洛陽市化學(xué)試劑廠）、甲醇、甲基紫（天津市科密歐化學(xué)有限公司），分析純；氯化鈉（洛陽市化學(xué)試劑廠）、三酸緩沖溶液（Britton-Robinson buffer，0.04 mol /L）來調(diào)節(jié)溶液pH，蒸餾水，實(shí)際樣品魚塘水（取自山西師范大學(xué)校園），湖水（山西省臨汾市汾河公園），用0.45 μm的濾膜過濾后，置于4℃條件下避光保存。

紫外分光光度計(jì)（varian australia澳大利亞），超聲波清洗器（KH-500B型超聲波清洗器），0.5 mL的石英比色皿。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

精準(zhǔn)稱量0.100 0 g甲基紫樣品，蒸餾水溶解后定容到100 mL容量瓶，配得1 000 μg/mL的甲基紫溶液。從中移取1 mL稀釋成10 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。將配制好的溶液在4℃條件下避光存放。

1.2.2磁性材料的制備

將粘土（0.3 g）純化后加入到24 mL的乙二醇中，之后將0.6 g的FeCl3·6H2O和1.2 g 的NaAc在環(huán)境溫度下溶解到乙二醇溶液中。攪拌30 min，移動(dòng)至50 mL聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓釜內(nèi)，溫度設(shè)置為200℃，反應(yīng)8 h，并自然冷卻至室溫。黑色沉淀于外部磁場作用下分離，將上清液傾析。用乙醇將得到的固體清洗并在60 ℃下真空干燥［13］。

1.2.3萃取過程

精確移取0.8 mL 10 μg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液，加蒸餾水定容到10 mL，稱1.5 g的NaCl于比色管內(nèi)，待其溶解后添加4 mg的磁性材料，超聲分散后，靜待10 min，用永磁鐵把磁性材料吸到比色管底部，倒掉上清液。之后加入0.3 mL的甲醇進(jìn)行解析，靜置9 min，用磁鐵將解析液和磁吸附材料分離，測量波長為582 nm時(shí)解析液的吸光度。

2　結(jié)果與討論

2.1萃取條件的優(yōu)化

為了得到磁吸附劑對甲基紫的最佳萃取條件，考察了樣品基底的pH值、吸附劑的用量、萃取與解析時(shí)間、解析劑的種類、解析劑用量、以及離子強(qiáng)度對甲基紫萃取性能的影響。

2.1.1樣品pH值的選取

溶液pH決定著吸附劑表面電荷及被分析物的存在形式，萃取效果將因此產(chǎn)生影響。甲基紫在不同的pH值時(shí)結(jié)構(gòu)不同，pH＜4時(shí)，陽離子是主要存在形式，pH＞8時(shí)，穩(wěn)定的中性分子是主要存在形式［14］。改變?nèi)芤簆H為2到12（如圖1所示），當(dāng)3.00＜pH＜7.00 時(shí)，磁性材料的吸附能力隨pH的升高而增大，且在 pH=6時(shí)達(dá)到最高。隨著pH值的繼續(xù)增大，吸附能力逐漸減弱。由此可得，甲基紫在弱酸性和中性條件更易被吸附，且環(huán)境水樣本身也呈弱酸性，因此無需添加緩沖溶液。

圖1　pH值的影響

圖2　吸附劑用量的影響

2.1.2磁性材料用量的影響

考察了磁性材料用量在2～7 mg時(shí)對甲基紫的萃取效率。從圖2可以看出，萃取效果先增加后降低。開始時(shí)吸光度隨著磁性材料用量的增加而增加，4 mg時(shí)達(dá)到最大，再增加用量，卻有下降趨勢。這是由于解析劑用量少而磁性材料太多，使得磁性材料無法與解析劑充分接觸，導(dǎo)致一部分被吸附的甲基紫無法解析下來。因此，后續(xù)實(shí)驗(yàn)中磁性材料的用量為4 mg。

2.1.3萃取和解析時(shí)間的影響

在其他條件相同時(shí)，研究了萃取時(shí)間在2～16 min時(shí)的萃取效果（如圖3所示），結(jié)果表明，延長時(shí)間，萃取性能逐漸提高，10 min時(shí)，萃取量達(dá)平衡，因此，選擇10 min為最佳萃取時(shí)間。本實(shí)驗(yàn)萃取時(shí)間較短，可能是由于粘土增加了材料的親水性，使磁性材料在水溶液中快速分散，縮短了萃取時(shí)間。本實(shí)驗(yàn)同時(shí)也就解析時(shí)間對吸附能力的影響進(jìn)行了分析，考察了解析時(shí)間在3～18 min時(shí)的解析效果（如圖4所示），經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出，9 min時(shí)解析效果最佳，9 min后的解析效果基本不變。說明9 min時(shí)已全部被解析，故解析以9 min為宜。

圖3　萃取時(shí)間的影響

圖4　解析時(shí)間的影響

2.1.4解析劑種類和用量的選擇

甲基紫在有機(jī)溶劑中有較大的溶解度，且有機(jī)溶劑可以使分析物和磁吸附劑間的相互作用被破壞，所以，用有機(jī)溶劑來進(jìn)行解析。本實(shí)驗(yàn)分別研究了以甲醇、丙酮、乙醇為解析劑時(shí)對甲基紫的解析性能，結(jié)果如圖5所示，可見，在條件相同時(shí)，三者均可將甲基紫解析出來，但甲醇效果更好，萃取率更高，因此，以甲醇作為解析劑。本實(shí)驗(yàn)還考察了解析劑用量為0.3、0.6、0.9、1.2、1.5、1.8 mL時(shí)的解析效果。將解析后得到的上清液均稀釋定容到1.8 mL，混合均勻后測量吸光度?？傻茫S著解析劑用量的增多，吸光度基本保持不變。因此，出于經(jīng)濟(jì)和環(huán)保方面的考慮，將解析劑用量定為0.3 mL。

圖5　解析劑的種類圖

圖6　離子強(qiáng)度的影響

2.1.5離子強(qiáng)度的影響

無機(jī)鹽（如NaCl）加入到基底溶液中，不僅會(huì)使溶液離子強(qiáng)度增大，而且還會(huì)降低有機(jī)物的溶解度［15］。通過加入質(zhì)量濃度為0、5%、10%、15%、20%的NaCl來改變基底溶液的離子強(qiáng)度，研究離子強(qiáng)度對萃取效率的影響（如圖6所示）。隨著鹽溶液質(zhì)量濃度的逐漸增加，萃取量增加，當(dāng)質(zhì)量濃度為15%時(shí)，效果最好。繼續(xù)添加，吸光度卻又下降，可能是形成的離子化物對溶解性能有影響。因此，選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽溶液中萃取，性能最佳。

綜上所述，磁性材料對甲基紫最優(yōu)化的萃取條件是：pH值弱酸或中性，調(diào)節(jié)樣品的離子強(qiáng)度為15%，磁吸附劑用量為4 mg，吸附與解析時(shí)間分別是10 min和9 min，以0.3 mL的甲醇進(jìn)行解析。

2.2實(shí)驗(yàn)的線性范圍

配置一系列濃度為0.005～0.200 μg/mL的甲基紫標(biāo)準(zhǔn)溶液，在最優(yōu)化情況下做實(shí)驗(yàn)，測解吸液在 582 nm 處的吸光度，做工作曲線，得到y(tǒng)=5.379 7 c+0.024 5，線性關(guān)系于0.01～0.20 μg/mL濃度范圍里良好，線性相關(guān)系數(shù)R2=0.997 5。分別以3倍和10倍的信噪比計(jì)算檢出限（LOD）為0.024 μg/mL、定量限（LOQ）為0.079 μg/mL，同時(shí)，為了研究方法的重現(xiàn)性，對l 天內(nèi)獨(dú)立配制的樣品及對連續(xù)4天獨(dú)立配制的樣品進(jìn)行平行測定，計(jì)算得出日內(nèi)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）是5.3%，日間相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）是4.9%。因此，此次檢測有好的重現(xiàn)性及靈敏度。

2.3樣品及加標(biāo)回收率的檢測

還對湖水和魚塘水進(jìn)行了檢測，在被測的湖水和魚塘水中均沒有檢測到甲基紫，為了考察該方法在實(shí)際樣品中的可行性，繼續(xù)研究了在湖水及魚塘水中不同加標(biāo)量的回收率。其中，湖水在加標(biāo)質(zhì)量濃度是0.06、0.1、0.14 μg/mL時(shí)的加標(biāo)回收率依次是98.0%、101.0%及94.3%，魚塘水在相同濃度時(shí)的加標(biāo)回收率依次是89.6%、85.4%和87.9%。說明該實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確且具有可操作性。

表1　環(huán)境水樣中樣品的檢測

3　結(jié)語

本文建立了磁性材料富集吸附水中痕量甲基紫的磁分散固相微萃取分光光度法這一新型分析方法。結(jié)果顯示，磁吸附劑對甲基紫有高的吸附萃取能力。在此基礎(chǔ)上，還對實(shí)際水樣進(jìn)行了分析，回收率是85.4%～101.0%。本實(shí)驗(yàn)方法靈敏度高，且易于操作，成本低，無毒無污染，有很好的發(fā)展前景。

圖7　工作曲線

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Magnetic Dispersive Solid-phase Microextraction Method for Determining the Content of Methyl Violet in Water Sample

DUAN Xiang-yang，SHEN Jiang-ping，QI Ai，YUAN Li-na，LIU Ya-lan，WANG Ke-xin
（Shanxi Normal University School Of Chemistry And Material Science， Shanxi Linfen， 041000）

Magnetic dispersive solid phase microextraction coupled with spctrophotometry as a novel analyticalmethod was established to the determination of methyl violet in water samples. The effects of various parameters of the analytical method were investigated, including pH value, sorbent amount, extraction and desorption time, desorption solvent, desorption volume and ionic strength. Under the optimized experimental conditions, linearity was demonstrated with standards over the range 0.02～0.1 μg/mL with relative coefficient of 0.99. The RSDs for intar-day and inter-day were 5.3% and 4.9% respectively. The detection limit was 0.024 μg/mL and quantitation limit was 0.079 μg/mL. And the spiked recoveries of the proposed method in the lake and pond water samples were varies from 94.3% to 101.0% and 85.4% to 90.0% respectively. Thus the developed method was successfully applied to analysize methyl violet in the lake and pond water samples

magnetic dispersive solid phase microextraction; methyl violet; spctrophotometry

O661.1

A

1009-220X（2016）04-0023-06

10.16560/j.cnki.gzhx.20160401

2016-03-22

段翔洋（1994～），女，本科，從事樣品前處理方向的研究。1047358370@qq.com