超聲輔助離子液體分散液液微萃取水體中的四溴雙酚A

高占啟 何歡 王薈 孫成

摘要建立了超聲輔助離子液體分散液液微萃取-液相色譜分析水體中四溴雙酚A（TetrabromobisphenolA，TBBPA）的方法，并采用正交試驗法對萃取參數(shù)進行了優(yōu)化。所建立的方法檢測限為0.018 μg/L，檢測范圍為40～105 μg/L，相關(guān)系數(shù)為0.998 9，RSD為7.9%。采用所建立的方法對實際水樣進行測定，未檢測出四溴雙酚A，實際水體加標(biāo)回收率為95.4%。該方法具有操作簡便、環(huán)保、靈敏度高、準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好的特點，適合水體中痕量TBBPA的分析檢測。

關(guān)鍵詞離子液體；分散液液微萃取；超聲；四溴雙酚A

中圖分類號S181.3文獻標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2015）34-101-03

四溴雙酚A（TetrabromobisphenolA，TBBPA），是一種廣泛使用的溴代阻燃劑，其大量生產(chǎn)和使用已對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。相關(guān)研究表明，TBBPA也是潛在的具有持久性、生物累積性和毒性的化合物。近年來研究結(jié)果表明，TBBPA很可能是一種新的POPs問題。

由于TBBPA微溶于水，水體中TBBPA的含量通常比較低。但由于TBBPA具有很強的持久性，因此長期低水平的接觸也會產(chǎn)生各種慢性及累積性的毒性，對人類健康和環(huán)境產(chǎn)生較大危害。由于TBBPA 在水體中的濃度較低，因此需要對水樣進行富集等前處理。目前，液液萃?。↙iquidliquid extraction，LLE）[1]、固相萃取（Solidphase extraction，SPE）[2-3]等傳統(tǒng)前處理技術(shù)已廣泛應(yīng)用于水體中TBBPA的提取富集。但傳統(tǒng)的樣品前處理方法普遍存在大量使用有機溶劑、處理時間長、操作步驟多、需要大體積水樣等缺點。

近年來，一些新的TBBPA樣品前處理技術(shù)發(fā)展迅速，如固相微萃取法（ Solidphase microextraction，SPME）[4]、分散液相微萃取（Dispersive liquidliquid microextraction，DLLME）[5-6]等。其中，DLLME技術(shù)克服了LLE的諸多缺點，是一種集萃取、凈化、濃縮于一體的新型樣品前處理新技術(shù)，具有操作簡單、快速且回收率高和富集倍數(shù)高等特點。最初，DLLME所用的萃取劑為具有揮發(fā)性的有機溶劑，對環(huán)境和操作人員都有一定的危害。離子液體（Ionic liquid，IL）作為一種“綠色”溶劑，對有機物和金屬離子都有著很好的萃取能力，具有不易揮發(fā)性。將IL作為DLLME的萃取劑，不僅能夠有效減少傳統(tǒng)萃取過程中因有機溶劑揮發(fā)而產(chǎn)生的一系列誤差，且不會對環(huán)境和操作人員產(chǎn)生危害。此外，超聲波萃?。║ltrasoundassisted extraction，USAE）可以加速目標(biāo)成分進入溶劑，促進提取的進行[7]。DLLME與USAE結(jié)合使用，能在短時間內(nèi)形成乳濁液，萃取效率高。目前，USILDLLME已經(jīng)應(yīng)用于環(huán)境介質(zhì)中農(nóng)藥[8-10]、直鏈烷基苯磺酸鹽[11]等的富集提取，但尚未有USILDLLME應(yīng)用于水體中TBBPA的富集提取的研究報道。

該研究建立了測定環(huán)境水體中TBBPA的USILDLLME法，可實現(xiàn)對水體中痕量TBBPA的有效萃取，且所建立的方法簡單、可靠、準(zhǔn)確、快速、環(huán)保，可廣泛用于環(huán)境水體中痕量TBBPA的檢測。

1材料與方法

1.1儀器和試劑

安捷倫（Agilent）1200S高效液相色譜儀（Agilent Technologies，美國）； pH計（Mettler Toledo，瑞士）；低速離心機（安徽中科中佳，中國）；超聲儀（南京先歐儀器制造股份有限公司，中國）。

乙腈（色譜純，美國TEDIA公司）；甲醇（色譜純，美國TEDIA公司）；丙酮（色譜純，美國TEDIA公司）；離子液體：[BMIm]PF6（1丁基3甲基咪唑六氟磷酸鹽）、[HMIm]PF6（1己基3甲基咪唑六氟磷酸鹽）、[OMIm]PF6（1 辛基3甲基咪唑六氟磷酸鹽）；四溴雙酚A標(biāo)準(zhǔn)品（Dr.Ehrenstorfer，德國）；MiniQ蒸餾水。

1.2液相色譜條件

色譜柱：安捷倫ZORBAX Eclipse XDB C18，5 μm，4.6×250 mm（Agilent Technologies，美國）；液相色譜條件為流速：0.8 ml/min，甲醇∶水=85∶15；檢測波長為280 nm；進樣量為5 μl。

1.3試驗方法

單因素優(yōu)化工作量大且不能得出因素之間的相互影響關(guān)系。因此該研究將正交試驗用于該試驗中的條件優(yōu)化，然后采用極差分析和方差分析來確定具有顯著性影響的萃取因素和各因素間的交互作用，以確定最佳USILDLLME分析條件。USILDLLME的試驗步驟簡述如下：移取5 ml的100 μg/L的四溴雙酚A溶液置入10 ml的具塞離心管中，加入一定量的離子液體萃取一定時間后，離心，取20 μl下層萃取液，用甲醇稀釋至300 μl，用于高效液相色譜儀分析。每一個條件下做3個水平組。

2結(jié)果與分析

2.1USILDLLME萃取條件優(yōu)化

2.1.1正交試驗結(jié)果及極差和方差分析。

該研究通過正交試驗方法對USILDLLME萃取條件進行優(yōu)化，選取離心時間（A）、超聲萃取時間（B）、pH（C）、萃取劑種類（D）、萃取劑體積（E）、分散劑種類（F）和分散劑體積（G）7個因素，每個因素設(shè)計3個水平。具體設(shè)置如下：離心時間3個水平設(shè)為5、7和10 min；超聲萃取時間3個水平設(shè)為2、5和7 min；pH 3個水平設(shè)為2、7和12；萃取劑種類設(shè)為[BMIm]PF6、[HMIm]PF6和[OMIm]PF6；萃取劑體積3個水平設(shè)為50、100和150 μl；分散劑種類為甲醇、乙腈和丙酮；分散劑體積3個水平設(shè)為100、150和200 μl。正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表1，取平均回收率值作為響應(yīng)值。由試驗結(jié)果可知，采用不同的萃取劑及在各種不同組合的萃取條件下，TBBPA的回收率具有明顯的差別，變化范圍介于8.4%～91.0%之間，表明不同的萃取條件對TBBPA的萃取效果存在很大的差別。

為了判斷出各因素對試驗指標(biāo)影響的主次，采用極差分析和方差分析對數(shù)據(jù)進行分析。由極差分析試驗結(jié)果（表2）可知，萃取結(jié)果對不同試驗因素的敏感程度從大到小分別為萃取劑種類、萃取劑體積、分散劑種類、pH、離心時間、超聲萃取時間、分散劑體積。通過極差分析，試驗結(jié)果所呈現(xiàn)出來的極差趨勢如圖1所示。

方差分析方法則可以定量分析各個因素對試驗結(jié)果的影響程度，確定具有顯著性影響的試驗因素。結(jié)果表明（表3），萃取劑種類的P值<0.05，說明萃取劑種類對萃取效率有顯著性。根據(jù)方差分析中F比大小可知，因素對萃取效率的影響大小順序為萃取劑種類、萃取劑體積、分散劑種類、pH、離心時間、超聲萃取時間、分散劑體積，與極差分析結(jié)果一致。

2.1.2萃取條件的選擇。

離心能夠很好地將水相和萃取相的兩相分離開，但是離心時間如果過長，樣品溫度升高，會增加離子液體在水中的溶解，降低萃取效率。根據(jù)試驗結(jié)果（圖1），離心時間選擇為5 min。

超聲萃取能夠加速目標(biāo)物質(zhì)從水相到萃取相的轉(zhuǎn)移[7]。但是超聲萃取時間過長使得樣品溫度上升，從而降低萃取效率。根據(jù)試驗結(jié)果（圖1），選擇2 min的超聲萃取時間定為最優(yōu)選擇。

在選定的3種離子液體萃取劑當(dāng)中，[HMIm]PF6與[OMIm]PF6的粘稠度過高，而[BMIm]PF6的粘稠度適中，且形成乳濁液的現(xiàn)象明顯。通過正交試驗及極差分析（圖1），萃取劑為[BMIm]PF6時，萃取效果最好。由方差分析結(jié)果（表3）可知，萃取劑的種類對萃取效率有顯著影響，且影響效果最大，因此選擇[BMIm]PF6作為萃取劑。此外，方差結(jié)果（表3）表明在選定的萃取劑體積范圍內(nèi)，萃取劑體積對萃取效率無顯影響。為節(jié)省成本，選擇[BMIm]PF6的體積為50 μl。

離子液體[BMIm]PF6本身呈弱酸性，堿性條件下，[BMIm]PF6在水中的溶解度增加，降低萃取效率。此外，四溴雙酚A屬于酸性化合物，在酸性條件下，四溴雙酚A在水體中以分子狀態(tài)存在，更有利于萃取。從極差分析結(jié)果（圖1）也可知，當(dāng)pH為2時，萃取效率最好。因此，將水樣pH調(diào)節(jié)為2后進行萃取。

選擇的3種分散劑甲醇、乙腈和丙酮當(dāng)中，甲醇與萃取相的離子液體[BMIm]PF6和水相較好地溶解在一起，因此最終選定分散劑為甲醇。試驗當(dāng)中，分散劑體積對萃取效果無顯著性影響（表3）。為了減少分散劑的使用量，最終分散劑體積選擇100 μl。

綜上所述，綜合極差分析和方差分析結(jié)果及實際操作，USILDLLME萃取TBBPA的最優(yōu)條件為選擇萃取劑[BMIm]PF6，萃取劑體積為50 μl，分散劑為甲醇，分散劑體積為100 μl，pH=2，超聲萃取2 min，離心時間為5 min。

2.2萃取方法的評價

為了評估優(yōu)化后的USILDLLME萃取TBBPA方法的精密度和準(zhǔn)確度，該研究對10 μg/L的TBBPA標(biāo)準(zhǔn)溶液進行了7次重復(fù)萃取試驗以對所建立的分析方法進行評價。該試驗結(jié)果表明，所建方法的標(biāo)準(zhǔn)偏差為7.9%，方法線性范圍為40～105 μg/L，相關(guān)系數(shù)為0.998 9，以3倍的信噪比計，方法的檢測限為0.018 μg/L。

43卷34期高占啟等超聲輔助離子液體分散液液微萃取水體中的四溴雙酚A

3方法的應(yīng)用

將所建立的USILDLLME方法用于取自南京大學(xué)仙林校區(qū)的實際環(huán)境水體中TBBPA的分析檢測中，結(jié)果表明，實際水體中未發(fā)現(xiàn)TBBPA。對實際環(huán)境水體中進行加標(biāo)回收率試驗，結(jié)果為95.4%。

4結(jié)論

該研究建立了USILDLLMEHPLC分析水體中TBBPA的方法，該法具有操作簡便、環(huán)保、靈敏度高、準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好的特點，適合水體中痕量TBBPA的分析檢測。

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