磁分散固相微萃取―紫外可見分光光度法檢測水樣中的孔雀石綠

祁　嬡，申江萍，段翔洋，張澤寧，劉曉慧，許寶香

（山西師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，山西 臨汾 041000）

磁分散固相微萃取―紫外可見分光光度法檢測水樣中的孔雀石綠

祁嬡，申江萍，段翔洋，張澤寧，劉曉慧，許寶香

（山西師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，山西 臨汾 041000）

建立了磁分散固相微萃取技術(shù)與紫外―可見分光光譜法相結(jié)合的方法來檢測水樣中孔雀石綠的含量，在實(shí)驗(yàn)中詳細(xì)研究了pH值、磁性材料用量、萃取時間、解析劑種類和用量、解析時間、離子強(qiáng)度等因素對水樣中孔雀石綠萃取效率的影響。在最佳條件下驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)孔雀石綠在0.01～0.3 μg/mL范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)為0.996 3，因此本方法具有較寬的線性范圍和良好的線性相關(guān)系數(shù)，以及具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性，可用于水樣中孔雀石綠的檢測。

磁分散固相微萃?。蛔贤猕D可見分光光度法；富集；孔雀石綠

孔雀石綠與堿性三苯甲烷類染料具有相似的結(jié)構(gòu)（如圖1所示）[1]，它曾經(jīng)被廣泛應(yīng)用于皮革、紡織、制陶等行業(yè)，并用作細(xì)胞化學(xué)染色劑和食品顏色劑等，孔雀石綠還具有抗菌和殺蟲的功效，在藥用染料中具有很強(qiáng)的抗菌能力[2]，因此魚卵中的霉菌以及水產(chǎn)動物體外的原生動物、寄生蟲等均可以使用孔雀石綠來殺滅[3]。但是孔雀石綠在人體或者動物體內(nèi)經(jīng)過轉(zhuǎn)化后，代謝成了無色孔雀石綠，無色孔雀石綠會產(chǎn)生毒素并且殘留在人體內(nèi)部，同時它也會致畸、致癌和致突變[4]，很大程度的危害了人類的身體健康。它被列入致癌實(shí)驗(yàn)研究的化合物行列之中，也成了眾多國家水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)中的禁用藥物之一[5]。因此，建立一種操作簡單、準(zhǔn)確性高的方法來檢測孔雀石綠含量具有很大意義。

圖1　孔雀石綠結(jié)構(gòu)式

目前所使用的樣品前處理方法有很多，其中用來測定水樣中孔雀石綠含量的樣品前處理方法有濁點(diǎn)萃取、固相微萃取、分子印跡固相萃取、分散液液微萃取等[6-9]。磁分散固相萃取技術(shù)自1973年被報(bào)道后，人類就廣泛關(guān)注磁性材料，隨著納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了磁性納米材料，它是由納米技術(shù)與磁性材料結(jié)合而產(chǎn)生的。隨后人們便用磁性納米材料作為一種吸附劑而建立了磁性固相萃取技術(shù)[10]。與其他萃取方法相比較，磁性固相萃取技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如分離迅速、傳質(zhì)速度快、在溶液中分散性能好、材料可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)[11]。

到目前為止，用磁分散固相萃取技術(shù)與紫外―可見吸收光譜法相結(jié)合來檢測水樣中孔雀石綠含量的報(bào)道較少。本文采用磁性固相萃取技術(shù)與紫外―可見分光光譜法相結(jié)合的方法，對水樣中的孔雀石綠進(jìn)行分離富集和分析測定。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1試劑與儀器

凹凸棒粘土粉購自中國南京亞東奧土礦業(yè)公司；孔雀石綠購自中國天津市化學(xué)試劑一廠；自配0.04 mol/L三酸緩沖溶液；魚塘水、湖水均取自山西臨汾；乙醇、丙酮、甲醇、氯化鈉均為分析純，并且都購自中國洛陽市化學(xué)試劑廠。

紫外―可見分光光度計(jì)購自澳大利亞varian australia公司，超聲波清洗器（KH-500B型）購自中國昆山禾創(chuàng)造聲儀器公司。

1.2孔雀石綠標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置

用分析天平準(zhǔn)確稱取孔雀石綠標(biāo)準(zhǔn)樣品10 mg，放入燒杯中加蒸餾水并超聲處理至孔雀石綠充分溶解。再將上述孔雀石綠溶液倒入100 mL的容量瓶中，加蒸餾水定容至刻度線，充分搖勻，配成100 μg/mL 的孔雀石綠標(biāo)準(zhǔn)溶液；再將上述孔雀石綠標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋成一系列所需濃度并置于4℃下避光保存。

1.3環(huán)境水樣的處理

用孔徑為0.45 μm的濾膜將湖水和魚塘水進(jìn)行真空抽濾，得到水樣置于4℃下避光保存。

1.4磁性材料的制備

根據(jù)文獻(xiàn)[12]進(jìn)行磁性材料的制備，在24 mL 的乙二醇中加入純化的粘土0.3 g，然后將0.6 g 的FeCl3·6H2O和1.2 g 的NaAc在環(huán)境溫度下溶解于乙二醇溶液中。用磁力攪拌器攪拌該溶液30 min 后，將該溶液轉(zhuǎn)移至50 mL聚四氟乙烯內(nèi)襯中，放入不銹鋼反應(yīng)釜中，設(shè)置反應(yīng)釜的溫度為200℃，使上述溶液反應(yīng)8 h，然后自然冷卻至室溫。再將固體和溶液用外部磁場分離，倒掉上清液，并用乙醇將得到的固體清洗數(shù)次后在溫度為60℃下進(jìn)行真空干燥。

1.5實(shí)驗(yàn)過程

用移液管準(zhǔn)確量取8 mL處理過的水樣并放于試管中，先加入pH值為2的緩沖溶液2 mL，然后加入磁性材料4 mg，用超聲波處理器處理2 min ，使磁性材料分散充分，靜置萃取10 min，再迅速用磁鐵將磁性材料吸至比色管一側(cè)。倒掉上清液，加入0.3 mL 的丙酮溶液，超聲處理1 min 使磁性材料在丙酮溶液中充分分散，再靜置解析8 min，最后用紫外―可見分光光度計(jì)測定其解析液的吸光度值。

2　結(jié)果與討論

2.1萃取條件優(yōu)化

在本文中詳細(xì)研究了pH值、磁性材料用量、萃取時間、解析劑種類和用量、解析時間、離子強(qiáng)度等因素對水樣中孔雀石綠萃取效率的影響，結(jié)果如下。

2.1.1pH值的影響

研究了水樣的pH值大小對水樣中孔雀石綠萃取效率的影響情況。從圖2可以看出，pH值為2時萃取效率最高，當(dāng)增大pH 值時，孔雀石綠的萃取效率依次減小， 因此本實(shí)驗(yàn)的最佳pH值為2。原因可能是孔雀石綠在酸性條件下帶兩個正電荷，由于靜電相互作用，可與凹凸棒粘土表面的羧基形成穩(wěn)定的離子對，所以pH值為2時，孔雀石綠的萃取效率最高。

圖2　pH值對萃取效率的影響

圖3　磁性材料用量對萃取效率的影響

2.1.2磁性材料量的影響

磁性材料的用量會很大程度的影響萃取效率，因此確定使用多少磁性材料是必須的。在6個比色管中分別放入10 mL 濃度為0.8 μg/mL 的孔雀石綠標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后在比色管中分別加入磁性材料1、2、3、4、5、6 mg 進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn)，最后測定其解析液的吸光度。結(jié)果如圖3所示，在磁性材料用量為1～4 mg 之間，隨著磁性材料用量的增加，水樣中孔雀石綠的萃取效率越來越高；而在4～6 mg 之間，隨著磁性材料用量的增加，萃取效率基本保持穩(wěn)定不變。原因是磁性材料少于4 mg 時，水樣中的孔雀石綠沒有完全吸附在磁性材料上；磁性材料達(dá)到4 mg 時，達(dá)到吸附平衡；當(dāng)磁性材料大于4 mg 時，磁性材料量太多，解析劑的量較少，不能完全解析吸附在磁性材料上的孔雀石綠，萃取率有所降低。因此本實(shí)驗(yàn)采用的磁性材料用量為4 mg。

2.1.3萃取時間的影響

在其他條件不變的情況下，考察了在萃取時間為4～14 min 之間水樣中孔雀石綠的萃取效率。研究結(jié)果如圖4所示，在4～10 min 內(nèi)隨著萃取時間的延長水樣中孔雀石綠的萃取效率也增大，當(dāng)萃取時間超過10 min 時，萃取效率基本保持穩(wěn)定。原因可能是在萃取前期，磁性材料表面存在著大量吸附位點(diǎn)。隨著萃取時間的延長，孔雀石綠分子間產(chǎn)生競爭吸附，當(dāng)時間超過10 min 萃取效率增加緩慢，呈平緩狀態(tài)基本上達(dá)到平衡，因此本實(shí)驗(yàn)采取的最佳萃取時間為10 min。

圖4　萃取時間對萃取效率的影響

圖5　解析劑種類對萃取效率的影響

2.1.4解析劑種類和用量的影響

由于孔雀石綠溶解于乙醇、 甲醇、丙酮等有機(jī)溶劑[13]，所以考察了乙醇、丙酮、甲醇這三種解析劑對解析效率的影響。結(jié)果如圖5所示，解析效率最好的為丙酮，因此本文采取的解析劑為丙酮，其原因是孔雀石綠在丙酮中的溶解度較大。同時對解析液的用量進(jìn)行了研究，分別取0.3、0.6、0.9、1.2、1.5、1.8 mL的丙酮作為解析劑進(jìn)行測定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)用0.3 mL的丙酮就可以完全解析磁性材料上的孔雀石綠，為了減少成本，本文采用的解析劑用量為0.3 mL。

2.1.5解析時間的影響

在其他條件不變的情況下，研究了孔雀石綠在2～12 min 解析時間內(nèi)的解析效果。結(jié)果如圖6所示，在解析時間為2～8 min內(nèi)水樣中孔雀石綠的解析效率逐漸升高，當(dāng)解析時間超過8 min 時，解析率基本保持穩(wěn)定不變，因此本實(shí)驗(yàn)采取的最佳解析時間為8 min。原因可能是在2～8 min 內(nèi)，解析時間較短，磁性材料不能充分分散，不能完全解析，當(dāng)解析時間達(dá)到8 min 時，完全解析，在8 min 以后的時間內(nèi)解析效率基本保持不變。

圖6　解析時間對萃取效率的影響

2.1.6離子強(qiáng)度的影響

本文考察了水樣的NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0%、5%、10%、15%、20%時孔雀石綠的萃取率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)水樣中不加NaCl時，即溶液的NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%時，孔雀石綠的萃取效率最好，原因可能是鹽的存在使溶液的粘度增大，減小了溶液的擴(kuò)散系數(shù)，使萃取能力降低[14]。因此本文選擇不加NaCl。

2.2準(zhǔn)確度與精密度

用孔雀石綠和空白水樣配置出濃度分別為0.01、0.03、0.06、0.1、0.14、0.22、0.26、0.28 μg/mL 的溶液，在最優(yōu)條件下進(jìn)行分析檢測，得到此方法的線性方程為A＝3.284c＋0.0010，線性范圍為0.01～0.3 μg/mL，線性相關(guān)系數(shù)為0.996 3，表明了孔雀石綠在此動力學(xué)范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系。

用一系列空白水樣在最優(yōu)條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出此方法的日內(nèi)重復(fù)性為2.6%，日間重復(fù)性為5.7%，檢出限為0.003 μg/mL，定量限為0.01 μg/mL；因此本方法具有良好的有效性。

2.3實(shí)際樣品的分析檢測和加標(biāo)分析檢測

表1　水樣中孔雀石綠的加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差

如表1，通過對湖水和魚塘水中孔雀石綠的分析，發(fā)現(xiàn)水樣中均未檢測出孔雀石綠，因此對樣品進(jìn)行了加標(biāo)分析檢測，將0.12、0.18、0.24 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別加在湖水和魚塘水中，在最優(yōu)條件下對水樣進(jìn)行分離富集和分析測定，每一個濃度水樣平行測定5次，計(jì)算每個濃度下水樣的加標(biāo)回收率、平均加標(biāo)回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖表1表示湖水和魚塘水的加標(biāo)回收率是88.7%～109.6%，平均加標(biāo)回收率都在93.7%～105.9%之間，而且相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于3.9%。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明可以用磁性固相萃取技術(shù)與紫外―可見分光光譜法相結(jié)合的方法來檢測環(huán)境水樣中孔雀石綠的含量。

3　結(jié)論

經(jīng)過上述研究得知此方法的檢出限是0.003 μg/mL，定量限是0.01 μg/mL，線性方程為A＝3.284c＋0.001 0，線性相關(guān)系數(shù)為0.996 3，線性范圍為0.01～0.3 μg/mL，加標(biāo)回收率都在88.7%～109.6%之間，表明此方法的精確性高、分析時間短、簡單易操作、準(zhǔn)確性高、靈敏度高、重現(xiàn)性好?？梢杂脕碜鳛闄z測孔雀石綠含量的方法。

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Magnetic Solid Phase Micro Extraction Followed by UV-vis Spectrophotometry for Determination of Malachite Green in Water

QI Ai, SHEN Jiang-ping, DUAN Xiang-yang, ZHANG Ze-ning, LIU Xiao-hui, XU Bao-xiang
（School of Chemistry And Material Science, Shanxi Normal University, Linfen 041000, China）

A novel method of magnetic solid phase micro extraction/UV-vis spectrophotometry was developed for the determination of malachite green. In the experimentation, the influences of solution pH, adsorbent dosage, extraction time, the type and volume of desorption, desorption time and ionic strength on the performance of adsorption of malachite green in water were investigated. Under the optimized conditions, the response of malachite green showed a good linearity in the range of 0.01～0.3 μg/mL with the correlation coefficient more than 0. 996 3. So the method expected linear range and coefficients of correlation, and it was sensitive and reliable, which was suitable for the determination of malachite green.

magnetic solid phase extraction; UV-vis spectrophotometry; enrichment; malachite green

O657.3；O661.1

A

1009-220X(2016)03-0035-06

10.16560/j.cnki.gzhx.20160311

2016-03-22

祁 嬡（1994~），女，本科；主要從事環(huán)境分析方面的研究。251371292@qq.com