新型全自動(dòng)萃取儀測(cè)定水中揮發(fā)酚的方法研究

陳琨，金梅，李揚(yáng)，高庚申

（1.貴州省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，貴州貴陽(yáng) 550018；2.貴州省環(huán)境科學(xué)研究院，貴州貴陽(yáng) 550018）

酚類化合物是重要的化工原料，在化工生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用；同時(shí)也是一種毒性很大的原生質(zhì)毒物，可使蛋白質(zhì)凝固。酚及其衍生物對(duì)人和水生生物是有毒的，被列為最常見和最嚴(yán)重的環(huán)境污染物之一[1]。酚在水中有極低的容許濃度，當(dāng)濃度過高時(shí)會(huì)引起酚富集進(jìn)而嚴(yán)重影響水質(zhì)并威脅公眾健康。目前，實(shí)際用于測(cè)定水樣中揮發(fā)酚的主要方法為分光光度法[2]、色譜法[3]和流動(dòng)注射分光光度法[4]。其中，分光光度法作為經(jīng)典測(cè)試方法具有使用范圍廣、選擇性高、穩(wěn)定性好、精密度高等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于水中揮發(fā)酚的測(cè)定。

HJ 503-2009《水質(zhì)揮發(fā)酚的測(cè)定4-氨基安替比林分光光度法》中，水樣需要經(jīng)過預(yù)蒸餾、顯色等步驟后，才能利用分光光度計(jì)進(jìn)行吸光度的測(cè)定。隨著儀器分析技術(shù)逐漸向一體化、自動(dòng)化方向發(fā)展，水樣中揮發(fā)酚的檢測(cè)也出現(xiàn)了一類全自動(dòng)在線分析儀。這類儀器利用系統(tǒng)集成技術(shù)，具有自動(dòng)加液顯色、自動(dòng)萃取、在線自動(dòng)分離檢測(cè)、自動(dòng)清洗以及溶劑自動(dòng)回收等功能，可實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化萃取、分析、檢測(cè)，密閉環(huán)保，廢氣廢液統(tǒng)一回收，最大限度地減少有機(jī)溶劑排放所造成的環(huán)境污染，確保了人員身體健康?，F(xiàn)就一款新型全自動(dòng)在線萃取分析儀對(duì)于水樣揮發(fā)酚測(cè)定的準(zhǔn)確度、精密度及檢測(cè)效率進(jìn)行檢測(cè)等相關(guān)研究。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

4-氨基安替比林（4-AAP），Sigma-Aldrich試劑公司；鐵氰化鉀（K3[Fe(CN)6]）、三氯甲烷（CHCl3）、二氯甲烷（CH2Cl2），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；500 mg/L揮發(fā)酚標(biāo)準(zhǔn)溶液，環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所。

3100型全自動(dòng)在線萃取分析儀，青島順昕科技儀器公司。

1.2 萃取分光光度法實(shí)驗(yàn)原理

用蒸餾法使揮發(fā)性酚類化合物蒸餾出，并與干擾物質(zhì)和固定劑分離。酚類化合物的揮發(fā)速度會(huì)隨餾出液體積的變化而變化，因此，餾出液體積必須與試樣體積相等。被蒸餾出的酚類化合物，于pH為10.0±0.2的介質(zhì)中，在鐵氰化鉀存在下，與4-氨基安替比林反應(yīng)生成橙紅色的安替比林染料，用三氯甲烷萃取后，在460 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度[5]。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 預(yù)蒸餾

取250 mL樣品移入500 mL全玻璃蒸餾器中，加25 mL水與數(shù)粒玻璃珠以防暴沸，再加數(shù)滴甲基橙指示液，若試樣未顯橙紅色，則需繼續(xù)補(bǔ)加磷酸溶液。連接冷凝器，加熱蒸餾，收集餾出液250 mL至容量瓶中。

1.3.2 全自動(dòng)一體化顯色、萃取、比色

將餾出液250 mL移入全自動(dòng)萃取儀中，由萃取儀自動(dòng)添加完成2.0 mL緩沖溶液、1.5 mL 4-氨基安替比林溶液和1.5 mL鐵氰化鉀溶液，充分混勻后，用三氯甲烷自動(dòng)萃取，在線自動(dòng)分離檢測(cè)。

1.4 方法學(xué)驗(yàn)證

1.4.1 檢出限

根據(jù)HJ168-2010《環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則》，準(zhǔn)確度選取11個(gè)空白樣品按照樣品分析的全部步驟，重復(fù)n（≥7）次空白試驗(yàn)，將各測(cè)定結(jié)果換算為樣品中的濃度，計(jì)算n次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差，按公式（1）計(jì)算儀器的方法檢出限。

式（1）中：MDL為方法檢出限；n為樣品的平行測(cè)定次數(shù)；t表示自由度為n-1、置信度為99%時(shí)的t分布；S表示n次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

1.4.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

取500 mg/L揮發(fā)酚標(biāo)準(zhǔn)溶液用0.01 mol/L的氫氧化鈉溶液逐級(jí)稀釋至1 mg/L標(biāo)準(zhǔn)使用液，分別移取 0.50 mL、1.00 mL、3.00 mL、5.00 mL、7.00 mL、10.00 mL于250 mL容量瓶中，用0.01 mol/L氫氧化鈉溶液定容、搖勻，其對(duì)應(yīng)的揮發(fā)酚含量分別為0.5 μg、1.0 μg、3.0 μg、5.0 μg、7.0 μg、10.0 μg，根據(jù)“1.3”的試驗(yàn)方法測(cè)定吸光度。揮發(fā)酚標(biāo)準(zhǔn)樣品編號(hào)200356。

1.4.3 準(zhǔn)確度和精密度

以環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所的高、中、低3種濃度的揮發(fā)酚標(biāo)準(zhǔn)樣品為測(cè)試對(duì)象，編號(hào)200356標(biāo)準(zhǔn)樣品的濃度為（14.9±1.2）μg/L、編號(hào)200357標(biāo)準(zhǔn)樣品的濃度為（83.7±5.7）μg/L、編號(hào)200328標(biāo)準(zhǔn)樣品的濃度為（1.51±0.05）mg/L，每個(gè)樣品平行測(cè)定6次，計(jì)算平均值、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差以及相對(duì)誤差。

1.5 4-氨基安替比林的提純

HJ 503-2009《水質(zhì) 揮發(fā)酚的測(cè)定 4-氨基安替比林分光光度法》規(guī)定，采用分光光度法測(cè)定地表水中的揮發(fā)酚時(shí)，4-氨基安替比林的純度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有重要影響。因此，在開展試驗(yàn)前需要對(duì)4-氨基安替比林進(jìn)行提純并進(jìn)行空白值檢驗(yàn)，確?？瞻诇y(cè)定吸光值低于0.080?，F(xiàn)采用以下3種方法對(duì)4-氨基安替比林進(jìn)行提純。（1）硅藻土過濾：按照HJ 503-2009《水質(zhì)揮發(fā)酚的測(cè)定4-氨基安替比林分光光度法》中附錄B中的方法對(duì)4-氨基安替比林進(jìn)行過濾、提純。（2）三氯甲烷洗滌：將2.0 g 4-氨基安替比林溶于100 mL無酚水中，加入10 mL三氯甲烷，振蕩20次，靜置分層，收集上層濾液備用。（3）二氯甲烷洗滌：將2.0 g 4-氨基安替比林溶于100 mL無酚水中，加入10 mL二氯甲烷，振蕩20次，靜置分層，收集上層濾液備用。

2 結(jié)果與分析

2.1 檢出限

11個(gè)空白樣的測(cè)定結(jié)果見表1，平均值為0.005 88，標(biāo)準(zhǔn)偏差S為0.000 082 6。在n為11的情況下，t(n-1,0.99)為2.764，通過公式（1）計(jì)算可知該方法的MDL為0.000 23 mg/L。由此可知，該法測(cè)定揮發(fā)酚的檢出限小于國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法HJ503-2009的檢出限（0.000 3 mg/L），滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表1 11個(gè)空白樣的揮發(fā)酚測(cè)定結(jié)果

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

以儀器測(cè)定信號(hào)值（吸光值）為縱坐標(biāo)，揮發(fā)酚含量為橫坐標(biāo)繪制校準(zhǔn)曲線見圖1。線性回歸方程為y=0.038 7x-0.006 3，線性相關(guān)系數(shù)r=0.999 6，線性范圍為0.5～10 μg，該含量范圍內(nèi)線性良好。

圖1 校準(zhǔn)曲線

2.3 準(zhǔn)確度和精密度

如表2所示，3種不同濃度的樣品測(cè)定結(jié)果顯示相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為2.52%、1.23%、0.60%，相對(duì)誤差分別為1.34%、2.75%、-0.66%，表明該方法有較好的精密度和準(zhǔn)確度。

表2 精密度和準(zhǔn)確度

2.4 4-氨基安替比林提純方法對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

表3結(jié)果表明，利用三氯甲烷對(duì)4-氨基安替比林進(jìn)行提純的方法可有效降低揮發(fā)酚的空白吸光值，使準(zhǔn)確度和精密度符合國(guó)標(biāo)方法要求。每次試劑空白值和方法靈敏度都會(huì)存在差異，為提高揮發(fā)酚測(cè)定的準(zhǔn)確度和精密度，應(yīng)在每次測(cè)定時(shí)重新制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

表3 4-氨基安替比林空白值測(cè)定結(jié)果

三氯甲烷作為萃取劑，其純度對(duì)測(cè)定結(jié)果有重要影響。因此，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該對(duì)購(gòu)買的三氯甲烷進(jìn)行空白值的測(cè)定，找到性價(jià)比好并且滿足方法空白值低于0.080要求的試劑。

氯化銨緩沖溶液配制時(shí)要在通風(fēng)櫥中配制，充分?jǐn)嚢瑁孤然@全部溶解，且配制好的溶液使用完畢后要加塞蓋緊，存放在冰箱中，使其pH保持在9.8～10.2。配制好的緩沖溶液從冰箱中取出使用前需再次測(cè)定其pH值，如果不滿足pH值的范圍，應(yīng)重新配制。

傳統(tǒng)的手動(dòng)萃取方法需要用到分液漏斗，在此過程中，要盡量控制好振搖的力度以及保證每個(gè)樣品振搖力度一致，從而減少操作過程中帶來的誤差，提高結(jié)果的精密度。萃取過程用到的三氯甲烷只有10 mL，且三氯甲烷具有一定的揮發(fā)性，因此增加了萃取操作的難度。自動(dòng)萃取儀自動(dòng)添加試劑、萃取的全過程很好地避免了手動(dòng)萃取的弱點(diǎn)與難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了更高的精密度和準(zhǔn)確度。

3 結(jié)論

全自動(dòng)萃取儀測(cè)定水中揮發(fā)酚的方法具有靈敏度高、檢出限低、精密度好和準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)；與傳統(tǒng)的手動(dòng)萃取法相比，操作快速簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、可大批量處理樣品，而且能夠避免操作人員直接接觸大量有毒的有機(jī)溶劑，有效降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和提高了工作效率。