離子色譜法測(cè)定實(shí)驗(yàn)室廢水中鄰苯二甲酸根

李紅江

（湖北宜都市疾病預(yù)防控制中心，湖北宜都 443300）

鄰苯二甲酸氫鉀常作為基準(zhǔn)物質(zhì)用于KOH、NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定［1］或配制pH 4.01的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液［2］，也可作為化工原料用于醫(yī)藥、染料、輕工等行業(yè)。鄰苯二甲酸氫鉀溶解于水后發(fā)生水解反應(yīng)形成鄰苯二甲酸根和氫離子，使溶液呈酸性，并隨著實(shí)驗(yàn)室廢水排放易造成水環(huán)境污染，高濃度時(shí)對(duì)水生生物有害，同時(shí)鄰苯二甲酸根在酸性條件下可轉(zhuǎn)化成鄰苯二甲酸，而鄰苯二甲酸可與醇類作用生成鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)，這類物質(zhì)具有類雌激素作用和抗雄性激素作用［3］，同時(shí)具有至畸作用和胚胎毒性，一旦進(jìn)入人體，將干擾人體內(nèi)分泌，損害人的生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)，威脅到人類生存［4］，因此監(jiān)測(cè)廢水中鄰苯二甲酸根具有重要環(huán)保價(jià)值。目前已報(bào)道的測(cè)定微量鄰苯二甲酸的方法主要有高效液相色普法［3］和分光光度法［5–6］，其中，高效液相色普法需要專用儀器，而分光光度法選擇性欠佳。離子色譜法操作簡(jiǎn)便，樣品無須特殊處理，試劑消耗少，可多組分同時(shí)測(cè)定，目前已成為測(cè)定無機(jī)陰離子和有機(jī)酸的首選方法，也是農(nóng)業(yè)部門推薦的測(cè)定水果、蔬菜中陰離子和有機(jī)酸的標(biāo)準(zhǔn)方法［7］，已成功應(yīng)用于尿液、食品和水等樣品中草酸、枸櫞酸、蘋果酸、琥珀酸、檸檬酸、酒石酸、乙醇酸、甲酸、乙酸、氨基磺酸等有機(jī)酸的定量分析［8–15］，但離子色譜法測(cè)定水中鄰苯二甲酸根尚未見報(bào)道。

筆者采用SH–AC–3型陰離子交換柱，建立了離子色譜法測(cè)定實(shí)驗(yàn)室廢水中鄰苯二甲酸根的方法，該方法準(zhǔn)確可靠，適用于廢水中微量鄰苯二甲酸根的定量分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

離子色譜儀：CIC–100型，青島盛瀚色譜公司。

抑制器：SHY–2型自再生抑制器，青島盛瀚色譜公司。

定量環(huán)體積：25μL。

自動(dòng)進(jìn)樣器：SHA–15型，青島盛瀚色譜公司。

0.45 μm濾膜過濾器：直徑為13 mm，青島盛瀚色譜公司。

鄰苯二甲酸氫鉀：基準(zhǔn)試劑，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

乙酸鈉（CH3COONa·3H2O）、磷酸二氫鉀、無水碳酸鈉、碳酸氫鈉：均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

鄰苯二甲酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 000 mg／L，稱取1.243 6 g于105 ℃烘烤2 h的鄰苯二甲酸氫鉀，溶解于高純水，定容至1 000 mL容量瓶中。

鄰苯二甲酸根標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液A：10.0 mg／L，臨用時(shí)用高純水將鄰苯二甲酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級(jí)稀釋而成。

鄰苯二甲酸根標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液B：100.0 mg／L，臨用時(shí)用高純水將鄰苯二甲酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋10倍而成。

草酸（H2C2O4·2H2O）、硫氰酸鉀：優(yōu)級(jí)純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

草酸標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 000 mg／L，稱取0.140 1 g草酸（H2C2O4·2H2O），用高純水溶解，定容至100 mL。

SCN–標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 000 mg／L，稱取0.167 3 g烘干的硫氰酸鉀，用高純水溶解，定容至100 mL。

乙酸根（AC–）標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 000 mg／L，稱取乙酸鈉（CH3COONa·3H2O）0.230 5 g用高純水溶解，轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，加水至標(biāo)線。

H2PO4–標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 000 mg／L，稱取磷酸二氫鉀0.140 2 g，用高純水溶解，轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，加水至標(biāo)線。

實(shí)驗(yàn)所用其它試劑均為分析純。

實(shí)驗(yàn)用水為高純水（電阻率為18.2 ΜΩ·cm）。

1.2 色譜條件

色 譜 分 離 柱：SH–AC–3型 陰 離 子 交 換 柱（250 mm×4.0 mm，青島盛瀚色譜公司）；保護(hù)柱：SH–AC–3型（50 mm×4.0 mm，青島盛瀚色譜公司）；淋洗液：12.0 mmol／L Na2CO3溶液，流量為1.0 mL／min；柱箱溫度：35 ℃；電流：75 mA；檢測(cè)器：電導(dǎo)檢測(cè)器；自動(dòng)進(jìn)樣器：全定量環(huán)取樣，取樣后清洗（每針之間），置換量70 μL，取樣量25 μL，扎針深度4 mm。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

分別取鄰苯二甲酸根標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液A 0.20、0.50、1.00、2.00 mL及鄰苯二甲酸根標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液B 0.50、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL于10只10 mL容量瓶中，加水至標(biāo)線，混勻，配制成鄰苯二甲酸根質(zhì)量濃度分別 為0.20、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00、20.00、30.00、40.00、50.0 mg／L的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

各取1.5 mL 1.3.1配制的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液于樣品瓶中，啟動(dòng)自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣，分別測(cè)定。以鄰苯二甲酸根的色譜峰面積（y）為縱坐標(biāo)，以對(duì)應(yīng)的鄰苯二甲酸根的質(zhì)量濃度（x）為橫坐標(biāo)，繪制工作曲線。

1.3.3 樣品測(cè)定

實(shí)驗(yàn)室廢水樣品（pH值應(yīng)為6.5～9，否則用鹽酸或NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至此范圍）經(jīng)0.45 μm濾膜過濾后，取1.5 mL于樣品瓶中，啟動(dòng)自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣，測(cè)定色譜峰面積，以標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量，同時(shí)進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件的選擇

2.1.1 淋洗液的選擇

考慮到實(shí)驗(yàn)室廢水中含有氟化物、氯化物、硝酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽等常見陰離子，故考察了以4.5 mmol／L Na2CO3–4.0 mmol／L NaHCO3溶液為淋洗液（常用于測(cè)定水中陰離子）、流量為1.0 mL／min進(jìn)行等度洗脫，SH–AC–3型柱能將鄰苯二甲酸根和其它常見陰離子完全分離，但鄰苯二甲酸根的保留時(shí)間長達(dá)30 min以上，分離時(shí)間長。為縮短鄰苯二甲酸根的保留時(shí)間，選用洗脫能力較強(qiáng)的Na2CO3溶液為淋洗液進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果顯示，當(dāng)Na2CO3溶液濃度分別為10.0、12.0、14.0 mmol／L時(shí)，鄰苯二甲酸根的保留時(shí)間分別縮短至15、13、12 min，其半高峰寬逐漸降低，峰形逐漸改善，且與氟化物、氯化物、硝酸鹽和硫酸鹽常見陰離子完全分離?？紤]到Na2CO3溶液濃度太大，相應(yīng)的抑制電流也高，不利于抑制器的使用［8］，綜合考慮，本實(shí)驗(yàn)選擇Na2CO3溶液濃度為12.0 mmol／L，此淋洗條件下鄰苯二甲酸根與其它常見陰離子的分離效果圖見圖1。

圖1 12.0 mmol／L Na2CO3溶液淋洗條件下鄰苯二甲酸根與其它常見陰離子的分離效果圖（流量為1.0 mL／min）

2.1.2 色譜柱的選擇

以12.0 mmol／L Na2CO3溶 液 為 淋 洗 液、流量1.0 mL／min等度洗脫，考察了SH–AC–1型和SH–AC–3型陰離子交換柱對(duì)鄰苯二甲酸根的分離效果。結(jié)果表明，SH–AC–1型陰離子交換柱雖然也可將鄰苯二甲酸根與其它常見陰離子分離，但鄰苯二甲酸根的保留時(shí)間在21 min以上，且其半高峰寬在60 s以上，分離時(shí)間較長且峰形較差。用SH–AC–3型陰離子交換柱，鄰苯二甲酸根的保留時(shí)間為13 min、半高峰寬為40 s左右。綜合考慮分離效率及峰形，實(shí)驗(yàn)選擇SH–AC–3型陰離子交換柱為分離柱。

2.1.3 淋洗液流量的選擇

淋洗液流量主要影響組分的保留時(shí)間和分離度，當(dāng)淋洗液流量分別為0.8、1.0、1.2 mL／min時(shí)，鄰苯二甲酸根的保留時(shí)間分別為18、13、12 min，在保證目標(biāo)分析物與其它離子良好分離的前提下，以使組分有較短的保留時(shí)間，系統(tǒng)有較低的壓力，綜合考慮，確定淋洗液流量為1.0 mL／min。

2.1.4 柱箱溫度的選擇

試驗(yàn)了柱溫分別為25、30、35、40 ℃時(shí)各組分的分離效果。結(jié)果顯示，隨著柱溫的升高，鄰苯二甲酸根的保留時(shí)間稍微延長，色譜峰面積逐漸增加。柱溫從25 ℃上升到30 ℃時(shí)，色譜峰面積增加8%，從30 ℃上升到35 ℃時(shí)，色譜峰面積增加6%，但從35℃上升到40 ℃時(shí)，色譜峰面積增加則不顯著。為使方法有較高的檢測(cè)靈敏度，并便于柱溫的控制，選擇柱箱溫度為35 ℃。

2.2 共存物質(zhì)的影響

配制鄰苯二甲酸根、氯化物、溴化物、硝酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、苯甲酸、草酸和硫氰酸鹽質(zhì)量濃度均為20 mg／L、氟化物質(zhì)量濃度為1 mg／L、亞硝酸鹽質(zhì)量濃度為2 mg／L、乙酸鹽質(zhì)量濃度為80 mg／L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。取1.5 mL該混合溶液于樣品瓶中，啟動(dòng)自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣測(cè)定，以考察鄰苯二甲酸根與前述11種陰例子的分離效果，結(jié)果見圖2。從圖2可知，在本實(shí)驗(yàn)條件下，鄰苯二甲酸根與前述11種陰離子可以完全分離，其中硝酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、苯甲酸合并為一個(gè)峰，除硫氰酸鹽外，其余組分的出峰順序均在待測(cè)物之前，均不影響鄰苯二甲酸根的測(cè)定。

圖2 鄰苯二甲酸根與共存物質(zhì)的離子色譜圖

2.3 線性方程、線性范圍與檢出限

在1.2色譜條件下，測(cè)定1.3.1配制的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，以鄰苯二甲酸根的色譜峰面積（y）為縱坐標(biāo)，以其質(zhì)量濃度（x）為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，進(jìn)行線性回歸，計(jì)算得線性回歸方程為y=37 290x–642，線性范圍為0.20～50.0 mg／L，相關(guān)系數(shù)r=0.999 9。測(cè)定儀器30 min的基線噪聲［16］，以3倍基線噪聲除以標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率（3N／b）計(jì)算鄰苯二甲酸根的檢出限，計(jì)算得檢出限為0.10 mg／L。10 mg／L的鄰苯二甲酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖見圖3。

圖3 鄰苯二甲酸根的標(biāo)準(zhǔn)色譜圖

2.4 加標(biāo)回收與精密度試驗(yàn)

取3份實(shí)驗(yàn)室廢水樣品，按1.3.3步驟操作，測(cè)定樣品中鄰苯二甲酸根的含量。并在3份水樣品中分別添加1.0、5.0、2.0 mg／L的鄰苯二甲酸根，平行測(cè)定5次，計(jì)算加標(biāo)回收率及測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表1。由表1可知，3份水樣中鄰苯二甲酸根的測(cè)定結(jié)果為0.74～6.37 mg／L，加標(biāo)回收率為98.0%～102.6%，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.41%～2.25%，說明該方法具有較高的準(zhǔn)確度與良好的精密度。實(shí)驗(yàn)室廢水加標(biāo)樣品色譜圖見圖4。

表1 水樣中鄰苯二甲酸根測(cè)定及加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

圖4 實(shí)驗(yàn)室廢水加標(biāo)樣品色譜圖

3 結(jié)語

建立了以SH–AC–3型陰離子交換柱為分離柱，離子色譜–抑制電導(dǎo)檢測(cè)法測(cè)定實(shí)驗(yàn)室廢水中鄰苯二甲酸根的方法。該方法選擇性及重現(xiàn)性良好，操作簡(jiǎn)便、快速，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，為水樣中鄰苯二甲酸根的定量分析提供了一種簡(jiǎn)便、快速的方法。