凝固漂浮有機(jī)液滴-分散液液微萃取結(jié)合高效液相色譜法同時(shí)測(cè)定自來水中氯代多環(huán)芳烴與多環(huán)芳烴

熊 力,王金成

(1.大連工業(yè)大學(xué) 基礎(chǔ)教學(xué)部，遼寧 大連 116034；2.中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所,遼寧 大連 116023)

Cl-PAHs和PAHs均屬親脂類化合物，在水中溶解度非常低，因此測(cè)定前常需對(duì)樣品進(jìn)行富集濃縮。目前，環(huán)境水樣中PAHs的檢測(cè)方法主要有攪拌棒吸附萃取/高效液相色譜法[6]、固相萃取/高效液相色譜法[7]、分散液液微萃取/高效液相色譜法[8-9]等;Cl-PAHs的檢測(cè)方法有固相萃取/高效液相色譜法[10]、固相萃取/氣相色譜-質(zhì)譜法[11-14]、固相微萃取/氣相色譜-質(zhì)譜法[15]等。Cl-PAHs作為自來水中可能存在的消毒副產(chǎn)物，正日益引起人們的關(guān)注，但其測(cè)定方法存在成本高、前處理繁瑣、需較多的有毒有機(jī)溶劑等不足。因此亟待建立一種簡(jiǎn)便、快速、成本低廉、環(huán)境友好的檢測(cè)自來水中Cl-PAHs的分析方法。

凝固漂浮有機(jī)液滴-分散液液微萃取(DLLME-SFO)[16]是對(duì)分散液液微萃取(DLLME)方法的改進(jìn)，該方法采用低毒的十二醇為萃取溶劑，并繼承了DLLME方法操作簡(jiǎn)單、快速、費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)更加環(huán)境友好?；诖耍疚慕⒘四唐∮袡C(jī)液滴-分散液液微萃取結(jié)合高效液相色譜/熒光檢測(cè)技術(shù)同時(shí)測(cè)定自來水中Cl-PAHs和PAHs的方法,所建立的方法簡(jiǎn)便、快速、成本低廉、環(huán)境友好，可用于檢測(cè)自來水中6種Cl-PAHs和15種PAHs。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 1200型高效液相色譜儀(美國安捷倫公司)，配二極管陣列紫外和熒光檢測(cè)器；飛鴿牌TDL-4013離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠)；Vortex Genie 2渦旋振蕩器(美國Scientific Industries)；甲醇、乙腈、丙酮(LC-grade，美國Honeywell公司)；

15種多環(huán)芳烴混標(biāo)(200 μg/mL)及2-氯蒽、9-氯蒽、9,10-二氯蒽、9-氯菲、1-氯芘、6-氯苯并[a]芘(純度大于95%)均購于百靈威試劑有限公司；十二醇(純度99.5%)購于阿拉丁試劑(中國)有限公司；實(shí)驗(yàn)用水為經(jīng)Milli-Q凈化系統(tǒng)制備的去離子水。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液制備

將6種氯代多環(huán)芳烴和15種多環(huán)芳烴混標(biāo)用乙腈配制成1 000 μg/L的混標(biāo)儲(chǔ)備溶液，使用時(shí)以去離子水逐級(jí)稀釋配成0.006 4、0.032、0.16、0.80、4.00、20 μg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)工作液，準(zhǔn)確移取5.00 mL，按“1.3”方法處理，用于標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定。

1.3 樣品前處理

準(zhǔn)確移取5.00 mL水樣于10 mL具塞玻璃離心管中，加入0.3 g NaCl，振蕩使其溶解；將10 μL十二醇溶于500 μL甲醇中，然后用1 mL注射器迅速注入含5 mL水樣的離心管中，渦旋振蕩2 min，再以4 000 r/min離心5 min，使萃取劑在液面上形成漂浮液珠。將離心管置于0 ℃冰水浴中冷卻5 min，萃取劑即凝成固體沾附在管壁上。傾去水溶液，用干凈濾紙吸干管壁上的水分。將十二醇固體移至離心管底部，加入20 μL甲醇復(fù)溶，振蕩均勻，待液相色譜測(cè)定。

1.4 色譜條件

色譜條件：色譜柱：SUPELCOSILTMLC-PAH多環(huán)芳烴專用柱(150 mm×4.6 mm，5 μm)；流動(dòng)相為乙腈(A)-水(B)，梯度洗脫程序：0～18 min，40%～64%A；18～25 min，64%A；25～35 min，64%～100%A；35～44 min，100%A。流速2 mL/min;進(jìn)樣量10 μL。6種氯代多環(huán)芳烴和15種多環(huán)芳烴的熒光激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)見表1。

表1 熒光激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)Table 1 Fluorescent excitation wavelength and emission wavelength

2 結(jié)果與討論

2.1 萃取條件的優(yōu)化

以5.00 mL 4.00 μg/L的6種Cl-PAHs和15種PAHs的混合標(biāo)準(zhǔn)工作液為供試溶液，以待測(cè)物峰面積為萃取效率指標(biāo)，考查了萃取溶劑的種類和用量、分散溶劑的種類和用量、氯化鈉的量、渦旋振蕩時(shí)間等因素對(duì)萃取的影響。

2.1.1 萃取劑的選擇與用量凝固漂浮-分散液液微萃取方法中萃取溶劑選擇十分重要，萃取溶劑應(yīng)具有低毒、難溶于水而易溶于分散劑等特性，同時(shí)密度應(yīng)比水輕且熔點(diǎn)接近或低于室溫?；谝陨峡紤]，實(shí)驗(yàn)考察了十一醇(熔點(diǎn)19 ℃)、十二醇(熔點(diǎn)24 ℃)的萃取效率。結(jié)果顯示，由于十一醇熔點(diǎn)較低，在實(shí)驗(yàn)過程中凝固的液滴易熔化破碎，不易與水相分離，導(dǎo)致萃取回收率低，而十二醇萃取效率高，因此選擇十二醇為萃取溶劑；實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步考察了十二醇用量(10、20、30、40 μL)對(duì)萃取效率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)待測(cè)物的萃取效率隨十二醇用量的增加而下降，10 μL時(shí)萃取效率最高。這是因?yàn)?，雖然增大萃取溶劑用量可使更多的目標(biāo)化合物被萃取出來，但同時(shí)降低了目標(biāo)化合物在有機(jī)相中的濃度，進(jìn)而導(dǎo)致萃取效率下降。因此十二醇用量選為10 μL。

2.1.2 分散劑的選擇與用量在分散液液微萃取中，分散劑的選擇必須考慮其與水相和有機(jī)相(萃取溶劑)的互溶性，只有與水相和有機(jī)相互溶的溶劑才可將萃取溶劑分散成大量細(xì)微的小液滴，從而將目標(biāo)化合物從水相中高效地萃取出來。實(shí)驗(yàn)考察了甲醇、乙腈及丙酮為分散劑時(shí)對(duì)萃取效率的影響。結(jié)果顯示，甲醇比乙腈和丙酮表現(xiàn)出更高的萃取效率，因此，選擇甲醇為分散劑。進(jìn)一步考察了不同體積(300、400、500、600 μL)甲醇對(duì)萃取效率的影響，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)化合物的萃取效率隨甲醇體積的增大呈先增加后又降低的趨勢(shì)，且在甲醇體積為500 μL時(shí)，萃取效率最大。這是因?yàn)榧状俭w積小于500 μL時(shí)，隨著甲醇體積的增加，萃取溶劑與水相的接觸面積增大，萃取效率增加；但當(dāng)甲醇大于 500 μL后，過多的分散劑又增大了目標(biāo)化合物在水相中的溶解度，反而導(dǎo)致萃取效率下降。因此，實(shí)驗(yàn)選擇甲醇用量為500 μL。

2.1.3 NaCl用量及渦旋振蕩時(shí)間鹽的加入可增強(qiáng)水相的離子強(qiáng)度，降低有機(jī)化合物在水相中的溶解度，提高其在有機(jī)相中的萃取效率。實(shí)驗(yàn)考察了NaCl用量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%、3%、4%、5%、6%)對(duì)萃取效率的影響。結(jié)果顯示，目標(biāo)化合物的萃取效率隨NaCl用量增加而增大，當(dāng)NaCl用量大于5%后，萃取效率變化不大，為盡可能地提高萃取效率，選擇NaCl用量為6%。由于萃取平衡的建立需要一定時(shí)間，因此考察了渦旋振蕩時(shí)間(1～10 min)對(duì)萃取效率的影響。發(fā)現(xiàn)當(dāng)渦旋振蕩時(shí)間大于2 min后，萃取效率基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。這是由于萃取溶劑被分散成了大量細(xì)微的小液滴，液滴可與水相充分接觸，從而使目標(biāo)化合物能夠快速地在兩相中達(dá)到平衡，體現(xiàn)了分散液液微萃取快速省時(shí)的優(yōu)勢(shì)。

圖1 多環(huán)芳烴和氯代多環(huán)芳烴高效液相色譜圖Fig.1 Chromatogram of Cl-PAH and PAHthe number 1-21 were the same as those in Table 1

綜上所述，優(yōu)化后的萃取條件為：以10 μL十二醇為萃取溶劑，500 μL甲醇為分散溶劑，NaCl用量為6%，渦旋振蕩時(shí)間2 min。

在優(yōu)化條件下，以乙腈-水為流動(dòng)相在多環(huán)芳烴專用柱上進(jìn)行梯度洗脫，15種多環(huán)芳烴和6種氯代多環(huán)芳烴均可達(dá)到基線分離，見圖1。

2.2 方法的線性范圍、檢出限及定量限

表2 目標(biāo)化合物的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限及定量下限Table 2 Linear ranges,regression equations,correlation coefficients(r),LODs and LOQs of target compounds

*A:peak area,C:concentration(μg/L)

2.3 實(shí)際樣品測(cè)定及方法的回收率與精密度

用建立的凝固漂浮有機(jī)液滴-分散液液微萃取高效液相色譜分析方法對(duì)實(shí)驗(yàn)室自來水樣進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果顯示，自來水中檢出萘(0.014 μg/L)、苊(0.011 μg/L)、芴(0.010 μg/L)、菲(0.009 μg/L)、芘(0.006 μg/L)和苯并[k]熒蒽(0.004 μg/L) 6種化合物，其余目標(biāo)化合物未檢出；在自來水中添加高、中、低3個(gè)濃度水平的6種Cl-PAHs和15種PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個(gè)濃度水平平行測(cè)定3次，結(jié)果見表3。21種目標(biāo)化合物的加標(biāo)回收率為70.6%～98.7%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為2.0%～10%。

表3 實(shí)際樣品測(cè)定結(jié)果、方法的回收率及精密度(n=3)Table 3 Determination results in real water samples and recoveries and precisions of methods(n=3)

*nd:not detected

3 結(jié) 論

本文建立了凝固漂浮有機(jī)液滴-分散液液微萃取/高效液相色譜熒光檢測(cè)技術(shù)測(cè)定自來水中6種氯代多環(huán)芳烴和15種多環(huán)芳烴的分析方法，21種化合物的回收率為70.6%～98.7%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.0%～10%，檢出限為0.000 7～0.009 μg/L，定量下限為0.002 2～0.028 μg/L。方法簡(jiǎn)便、快速、成本低廉且環(huán)境友好，可用于自來水中6種氯代多環(huán)芳烴和15種多環(huán)芳烴的分析檢測(cè)。