高效液相色譜法測定水中苦味酸

張宗祥，翟有朋，張 穎

（泰州市環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇 泰州 225300）

高效液相色譜法測定水中苦味酸

張宗祥，翟有朋，張 穎

（泰州市環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇 泰州 225300）

采用高效液相色譜法直接測定水中的苦味酸。干凈的水樣經(jīng)0.22 μm聚四氟乙烯親水濾頭過濾后直接進(jìn)樣，成分復(fù)雜的水樣則經(jīng)液液萃取凈化，取萃取后水相進(jìn)樣。采用Symmetry C18色譜柱，流動相為甲醇 （0.1%甲酸）：水（0.1%甲酸）、柱溫40℃、檢測波長357nm，為最佳的檢測條件。在該檢測條件下，苦味酸有較好的峰形和保留時間，繪制的校準(zhǔn)曲線線性良好，相關(guān)系數(shù)為0.9999。方法檢出限為0.02mg/L，定量限為0.08mg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.2%～2.1%之間，加標(biāo)回收率為95.4%～101%。該方法操作簡便快速、靈敏度高，能有效將苦味酸與其他酚類干擾物分離。

高效液相色譜法；水質(zhì)；苦味酸；分離

0 引 言

2，4，6-三硝基苯酚又名苦味酸，俗稱黃色炸藥，分子式C6H3N3O7，為淡黃色晶狀固體，無臭、味苦，是軍事上最早使用的一種烈性炸藥，易與多種重金屬反應(yīng)生成更易爆炸的苦味酸鹽[1]。苦味酸具有強(qiáng)氧化性和強(qiáng)酸性，在環(huán)境中容易降解成毒性更大的苦氨酸等化合物。隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢水排放增加，越來越多以苦味酸為本體的工業(yè)原料或副產(chǎn)物進(jìn)入水體，造成水體污染，對人體帶來危害，主要對眼睛、皮膚、呼吸道和消化道產(chǎn)生危害。

測定水中苦味酸的實驗室方法有分光光度法[2]、氣相色譜法[3]、液相色譜-質(zhì)譜法[4-6]和指示電極電位滴定法等，其中以氣相色譜法應(yīng)用較為廣泛。氣相色譜法測定水中苦味酸的原理主要為：水中苦味酸與次氯酸鈉反應(yīng)生成氯化苦，用正己烷萃取，萃取液經(jīng)GCECD檢測。反應(yīng)式為：

氣相色譜法以最終產(chǎn)物氯化苦來定量，而與苦味酸結(jié)構(gòu)相似的硝基酚類（如對硝基苯酚、2，4-二硝基苯酚等）均能與次氯酸鈉反應(yīng)生成氯化苦，因而采用氣相色譜法測定水中的苦味酸時，不能有效地將其與結(jié)構(gòu)相似的硝基酚類干擾物分離。

該文建立了高效液相色譜法[7-11]檢測水中苦味酸的方法，實現(xiàn)了待測物的有效保留。本方法無需衍生，選擇性好，分析速度快，能有效將待測物與其他酚類干擾物分離。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Waters 2695高效液相色譜儀，配有紫外檢測器；色譜柱：Symmetry C18、Hilic、Atlantis dC18、ZORBAX SB C18色譜柱，規(guī)格均為 4.6mm×250mm，5μm。

聚四氟乙烯親水濾頭，0.22 μm（上海安譜實驗科技股份有限公司）；氫氧化鈉、濃硫酸，分析純（恒泰?；邢薰荆?；甲酸、甲醇、二氯甲烷，HPLC級；苦味酸標(biāo)準(zhǔn)溶液：ρ=100mg/L，溶劑為乙腈和甲醇；苯酚、對硝基苯酚、2，4-二硝基苯酚、鄰氯酚、2，4-二甲基苯酚、4，6-二硝基鄰甲酚、4-氯間甲酚、2，4-二氯苯酚、2，4，6-三氯酚、五氯酚，ρ=100mg/L，溶劑為甲醇（有機(jī)試劑均購置于百靈威）。

1.2 樣品采集與前處理

用500 mL硬質(zhì)磨口玻璃瓶或具有聚四氟乙烯材質(zhì)蓋墊的螺紋口玻璃瓶采集樣品，樣品充滿樣品瓶并加蓋密封，將樣品的pH值調(diào)為3～9，于2～5℃避光冷藏。

對于干凈的水樣（如地表水、地下水）經(jīng)0.22μm聚四氟乙烯親水濾頭過濾后，直接用液相色譜測定；對于成分復(fù)雜的水樣（如生活污水、工業(yè)廢水），經(jīng)液液萃取凈化后，萃取后的水相再用液相色譜測定。

凈化步驟如下：量取100mL苦味酸質(zhì)量濃度為1.00mg/L的加標(biāo)水樣至250mL分液漏斗中，調(diào)節(jié)其pH≥10，加入5g氯化鈉，溶解后加入10mL二氯甲烷，振蕩萃取5min，棄去二氯甲烷層，向分液漏斗中再次加入10 mL二氯甲烷重復(fù)萃取一次，這樣可以有效去除中性和堿性物質(zhì)對苦味酸測定的影響，然后調(diào)節(jié)除雜后水相的pH值至3～6，利用液相色譜測定水相中苦味酸。結(jié)果表明，苦味酸的加標(biāo)回收率達(dá)96.1%。

1.3 色譜條件

色譜柱為 Symmetry C18，4.6mm×250mm，5μm。流動相為甲醇（含0.1%甲酸）∶水（含0.1%甲酸），梯度洗脫，柱溫40℃，檢測波長357nm，進(jìn)樣量為40μL。具體洗脫方法見表1，在此條件下，可以將苦味酸與其結(jié)構(gòu)相似的部分硝基酚類化合物有效分離。

表1 梯度洗脫方法

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜柱的選擇

該文選取了4種不同的色譜柱，分別是Symmetry C18、Hilic、Atlantis dC18、ZORBAX SB C18 色譜柱，4.6mm×250mm，5μm，進(jìn)行色譜柱選擇試驗，結(jié)果如圖1所示。

實驗結(jié)果表明，苦味酸標(biāo)準(zhǔn)溶液在Symmetry C18色譜柱下響應(yīng)值較好、峰型勻稱、保留時間合理；雖然在Hilic色譜柱下的響應(yīng)值也較好、峰型也勻稱，但保留時間太短，不利于將苦味酸與其他酚類干擾物分開；而在其他2種色譜柱下，峰型極不勻稱，出現(xiàn)拖尾峰，綜合考慮，色譜柱選取Symmetry C18色譜柱。

2.2 柱溫的選擇

該文針對色譜柱 Symmetry C18，選取 30，35，40℃進(jìn)行柱溫試驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，柱溫對目標(biāo)化合物苦味酸的峰面積影響不是很大，但對色譜峰的保留時間和峰型有很大的影響。柱溫越高，目標(biāo)化合物苦味酸的保留時間越短；當(dāng)柱溫為30℃時，峰型不對稱，峰寬較寬；當(dāng)柱溫為35℃或40℃時，目標(biāo)化合物響應(yīng)值相差不大，但40℃下對應(yīng)的峰型較為尖銳勻稱、基線較為平緩。同時考慮到對色譜柱的保護(hù)，從而柱溫選定為40℃。

2.3 陽性干擾的排除

工業(yè)廢水的成分比較復(fù)雜，在含有苦味酸的同時，往往還含有其他酚類化合物，為了排除陽性干擾，在1.3的色譜條件下，對苦味酸和其他10種酚類化合物（苯酚、對硝基苯酚、2，4-二硝基苯酚、鄰氯酚、2，4-二甲基苯酚、4，6-二硝基鄰甲酚、4-氯間甲酚、2，4-二氯苯酚、2，4，6-三氯酚、五氯酚）進(jìn)行色譜分析，發(fā)現(xiàn)在表1的梯度洗脫方法下，所有11種化合物均能得到有效的分離，分離效果見圖2。

圖1 2.00mg/L苦味酸標(biāo)準(zhǔn)溶液在4種色譜柱上的色譜圖

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖2 2.00mg/L苦味酸標(biāo)準(zhǔn)溶液及其他10種酚類化合物的色譜圖

用超純水配制苦味酸系列標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.10，0.20，0.50，1.00，2.00，5.00mg/L，進(jìn)入 Waters 2695 高效液相色譜儀-紫外檢測器檢測。以苦味酸的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的儀器響應(yīng)值（峰面積）為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。由圖3可知，目標(biāo)化合物苦味酸在0.1～5.0mg/L范圍內(nèi)，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.9999。

圖3 苦味酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.5 方法的檢出限與定量限

按照方法中規(guī)定的分析步驟，以產(chǎn)生儀器信噪比2～5倍響應(yīng)值所對應(yīng)濃度的樣品進(jìn)行重復(fù)平行測定7次，計算測定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差，按照公式 MDL=t（n-1，0.99）×s 計算方法檢出限。

配制含苦味酸濃度為0.10 mg/L的純水加標(biāo)樣品及0.10 mg/L工業(yè)廢水加標(biāo)樣品，按照方法中規(guī)定步驟，平行測定7次，結(jié)果如表2所示，苦味酸的方法檢出限為0.02mg/L，定量限為0.08 mg/L，滿足了HJ 168——2010《環(huán)境監(jiān)測 分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則》[12]中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)曲線最低點（0.10mg/L）是方法檢出限2～5倍要求，又能完全滿足GB 3838——2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[13]中規(guī)定的苦味酸標(biāo)準(zhǔn)限值0.50mg/L。

表2 方法檢出限、測定下限

表3 方法精密度測試結(jié)果

2.6 精密度試驗

結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍，配制含苦味酸分別為0.10，1.00，4.00mg/L的純水加標(biāo)樣品，按照方法中規(guī)定的分析步驟，各平行測定6次，結(jié)果如表3所示，低、中、高3個濃度的加標(biāo)樣品，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.2%～2.1%之間，數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好，穩(wěn)定性強(qiáng)，精密度高。

表4 實際樣品加標(biāo)測試結(jié)果mg/L

2.7 準(zhǔn)確度試驗

結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍，以及實際水樣的來源，選取低、中、高3個濃度，配置含苦味酸濃度分別為0.10mg/L的地表水、1.00mg/L的生活污水、4.00mg/L的工業(yè)廢水加標(biāo)樣品，按照方法中規(guī)定的分析步驟，各平行測定6次，結(jié)果見表4?？芍乇硭?、生活污水及工業(yè)廢水樣品的平均加標(biāo)回收率分別為98.1%、95.4%、101%，均在95%以上，進(jìn)一步說明該方法的可操作性強(qiáng)。

3 結(jié)束語

本文建立的優(yōu)化高效液相色譜法對水質(zhì)中苦味酸的測定，干凈的水樣經(jīng)0.22μm聚四氟乙烯親水濾頭過濾后可直接進(jìn)樣，節(jié)省了測定的時間；對于成分較為復(fù)雜的生活污水與工業(yè)廢水經(jīng)凈化后進(jìn)樣，凈化步驟簡便易操作，能有效將苦味酸與其他酚類干擾物分離。方法的線性范圍為0.10～5.00mg/L，線性方程為y=192 539.20x-501.66，相關(guān)系數(shù)為0.999 9。方法檢出限為0.02 mg/L，定量限為0.08 mg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.2%～2.1%之間，加標(biāo)回收率為95.4%～101%。

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（編輯：莫婕）

Determination of picric acid in water by high performance liquid chromatography

ZHANG Zongxiang， ZHAI Youpeng， ZHANG Ying
（Taizhou Environmental Monitoring Center，Taizhou 225300，China）

Picric acid in water is directly measured with high performance liquid chromatography-UV detector.The clean water samples were directly detected after filtered by 0.22 μm PTFE.The complex water samples were determined after extraction and purification.The chromatographic column was the Symmetry C18 and the methanol （0.1%formic acid）：water （0.1%formic acid） is the mobile phase， the column temperature is 40℃ and the measurement wavelength is 357 nm.Under the conditions，picric acid has excellent peak shape， retention time and calibration curve and the correlation coefficient is 0.999 9.With the method， the detection limit is 0.02 mg/L， the quantification limit is 0.08 mg/L，the relative standard deviation is 1.2% to 2.1%，and the recovery rate of standard addition is 95.4%to 101%.With simple and quick operation and high sensitivity，the method can separate the picric acid from other phenolic distractors effectively.

high performance liquid chromatography； water quality；picric acid； separation

A

1674-5124（2017）09-0059-05

10.11857/j.issn.1674-5124.2017.09.011

2016-11-23；

2017-01-15

張宗祥（1976-），男，江蘇泰州市人，高級工程師，碩士，主要從事環(huán)境監(jiān)測工作。