固相萃取-氣相色譜法測定水中20 種酚類化合物

彭禮枚，譚麗君，蔣建軍，向勇

[1.廣電計量檢測(湖南)有限公司，長沙 410000； 2.中國電建集團中南勘測研究院有限公司，長沙 410000]

環(huán)境中酚類化合物主要來源于石油化工、塑料制造、顏料合成、制藥、造紙等工業(yè)污水排放沉積。酚類化合物屬于毒性很強的有機污染物，大多數(shù)硝基酚有致突變作用，酚的甲基衍生物不僅致畸，而且致癌，酚類化合物的毒性隨著芳環(huán)上取代程度的增加而增大。由于工業(yè)污水中酚類物質(zhì)的存在，使地表水體極易受到污染[1-2]，因此研究水中酚類物質(zhì)的檢測方法具有重要意義。目前酚類化合物的提取方法主要有溶劑萃取法、蒸餾法、衍生法、固相萃取法等[3-4]，檢測方法主要有氣相色譜法[5]、氣相色譜-質(zhì)譜法[6-10]、液相色譜法[11-14]、分光光度法[15-16]等。溶劑萃取法試劑用量大，重復性差；衍生化處理，操作復雜，測量誤差大；蒸餾法處理酚類化合物僅限于可揮發(fā)性酚類，可以測定的酚類化合物種類有限；固相萃取法相比前幾種樣品處理方法具有試劑用量少，可批量處理樣品，既可富集，又能去除雜質(zhì)等優(yōu)點。目前現(xiàn)有測定水中酚類類化合物的方法中一次最多可同時測定18 種酚類物質(zhì)[6]，筆者建立一種固相萃取-氣相色譜法測定水中酚類化合物的檢測方法，該方法可同時測定20 種酚類化合物，具有快速，準確，高效，精密度好的優(yōu)點，可用于地表水中酚類物質(zhì)的篩查和定量。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜儀：7890B 型，美國安捷倫科技有限公司。

固相萃取柱：HLB 柱，6 mL(1 000 mg)，上海迪馬科技有限公司。

電子天平：MS105 du 型，感量為0.01 mg，梅特勒-托利多國際貿(mào)易(上海)有限公司。

21 種酚類化合物混合標準溶液：苯酚、鄰氯苯酚、鄰甲酚、對間甲酚、鄰硝基苯酚、2，4-二甲基苯酚、2，4-二氯苯酚、2，6-二氯苯酚、4-氯-3-甲酚、2，4，6-三氯苯酚、2，4，5-三氯苯酚、2，4-二硝基酚、對硝基苯酚、2，3，4，6-四氯酚、2，3，4，5-四氯酚、2，3，5，6-四氯酚、2，4-二硝基鄰甲酚、五氯酚、地樂酚、消滿酚、4，6-二硝基鄰甲酚的質(zhì)量濃度均為1 000 mg/L，編號為80011 JA，常州市壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司。

正己烷、丙酮、二氯甲烷、甲醇、乙酸乙酯：均為色譜純，美國默克試劑公司。

氮氣：純度(體積分數(shù))為99.999%，長沙賽眾特種氣體有限公司。

實驗用水為一級超純水。

待測樣品：東莞石馬河流域地表水。

1.2 溶液配制

20 種酚類化合物混合標準使用液：苯酚、鄰氯苯酚、鄰甲酚、對間甲酚、鄰硝基苯酚、2，4-二甲基苯酚、2，4-二氯苯酚、2，6-二氯苯酚、4-氯-3-甲酚、2，4，6-三氯苯酚、2，4，5-三氯苯酚、2，4-二硝基酚、對硝基苯酚、2，3，4，6-四氯酚、2，3，4，5-四氯酚、2，3，5，6-四氯酚、2，4-二硝基鄰甲酚、五氯酚、地樂酚、消滿酚的質(zhì)量濃度均為100.0 mg/L，準確移取21 種酚類化合物混合標準溶液1.00 mL 于10.0 mL 容量瓶中，用甲醇定容至標線，混勻。

20 種酚類化合物系列混合標準工作溶液：分別移取0.05、0.1、0.2、0.5、1.0 mL上述20種酚類化合物混合標準使用液于5 只10.0 mL 容量瓶中，用甲醇定容至標線，配制成20 種酚類化合物的質(zhì)量濃度均分別為0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 mg/L的系列混合標準工作溶液。

1.3 色譜條件

色譜柱：HP-5柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm，美國安捷倫科技有限公司)；柱溫箱升溫程序：初始溫度為80 ℃保持1 min，然后以10 ℃/min升溫至250℃，保持10 min；載氣：氦氣，流量為1.0 mL/min(恒流)；進樣口溫度：260 ℃；進樣方式：不分流進樣；檢測器：火焰離子化檢測器。

1.4 樣品處理

取待測水樣1 000 mL，加入3.5 g/L 的硫代硫酸鈉溶液1 mL，去除余氯，加入磷酸調(diào)節(jié)pH 值為3左右。先用5 mL 甲醇活化固相萃取小柱，樣品以5 mL/min 流量經(jīng)過活化好的固相萃取小柱，富集過程中始終保持1 cm 液面高度，富集完成后，用5 mL乙酸乙酯洗脫，洗脫液經(jīng)旋蒸濃縮，用乙酸乙酯定容至1.0 mL，待測。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件選擇

進樣口溫度為260 ℃時，即能保證目標化合物完全氣化，又不至于因溫度過高而分解，可達到最佳的氣化效果，故選擇進樣口溫度為260 ℃。

分別考察載氣流量為0.8、1.0、1.2 mL/min條件下色譜峰的出峰時間和色譜峰形。結(jié)果表明，當載氣流量為0.8 mL/min 時，出峰時間較長；當載氣流量為1.2 mL/min 時，有部分組分沒有完全分開；當載氣流量為1.0 mL/min 時，各組分能較好分開，分析時間也有所縮短，故選擇載氣流量為1.0 mL/min。

酚類化合物屬于弱極性化合物，選擇HP-5 弱極性毛細管柱[6]能達到較好的分離效果。

分別考察升溫速率為5、10、20 ℃/min 條件下色譜峰的分離效果。結(jié)果表明，當色譜柱升溫速率為20 ℃/min 時，目標物色譜峰重疊；當升溫速率為5 ℃/min 時，色譜峰形變寬，分離效果差；當升溫速率為10 ℃/min 時，20 種酚類化合物能有效分離，因此選擇升溫速率為10 ℃/min。

在選定的1.3 色譜條件下，20 種酚類化合物混合標準溶液(10.0 mg/L)的色譜圖如圖1 所示。由圖1 可知，在優(yōu)化的儀器工作條件下，各組分均能得到充分氣化，20 種酚類化合物分離效果良好。

圖1 酚類混合標準溶液(10.0 mg/L)色譜圖

2.2 凈化柱選擇

分別考察PLS 柱、HLB 柱、Florisil 柱和Silica柱4 種固相萃取柱[17-19]對目標物的凈化效果。將20 種酚類化合物標準溶液加入空白水樣中，經(jīng)不同的固相萃取柱洗脫、濃縮，用乙酸乙酯定容至1.0 mL，在1.3 色譜條件下進樣測定，計算采用不同萃取小柱時各待測化合物的回收率。結(jié)果表明，采用Florisil柱時20種酚類化合物的回收率為32.4%～65.2%，Silica 柱的回收率為28.9%～67.3%，PLS 柱的回收率為56.9%～85.4%，HLB 柱屬于親水親油平衡萃取柱，具有水可浸潤性，可耐受極端pH條件，采用HLB 柱時，20 種酚類化合物的回收率均可達到90%以上，大于其它幾種萃取柱，因此選擇HLB 柱作為凈化柱。

2.3 洗脫溶劑選擇

固定其它試驗條件，分別考察正己烷、乙酸乙酯、丙酮、甲醇、二氯甲烷、正己烷-二氯甲烷(體積比1∶1)[18]5 種溶劑的洗脫效率[4]，計算采用不同洗脫溶劑時各待測化合物的回收率。結(jié)果表明，以正己烷為溶劑時洗脫效果最差，20 種酚類化合物的回收率為19.5%～46.7%；以丙酮為溶劑時，20 種酚類化合物的回收率為35.6%～67.5%；以正己烷-二氯甲烷（體積比1∶1）為溶劑時，20 種酚類化合物的回收率為39.6%～72.5%；以甲醇為溶劑時，20 種酚類化合物的回收率為65.8%～87.6%；以二氯甲烷為溶劑時，20 種酚類化合物的回收率為68.7%～89.6%；以乙酸乙酯為溶劑時洗脫效果最好，20 種酚類化合物的回收率均可達到91.2%以上，因此選擇乙酸乙酯作為洗脫溶劑。

2.4 線性方程與檢出限

在1.3 色譜條件下，對20 種酚類化合物系列混合標準工作溶液進行測定，以待測化合物的質(zhì)量濃度為自變量、色譜峰面積為因變量進行線性回歸，計算線性方程和相關(guān)系數(shù)。以甲醇為溶劑，對20 種酚類化合物標準溶液逐級稀釋，在1.3 色譜條件下測定，以3 倍信噪比對應的質(zhì)量濃度作為方法檢出限，以3 倍檢出限作為定量限。

20 種酚類化合物質(zhì)量濃度線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限及定量限見表1。

表1 20 種酚類化合物的質(zhì)量濃度線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限及定量限

2.5 加標回收與精密度試驗

在空白樣品中分別加入一定量的20 種酚類化合物混合標準溶液進行加標回收與精密度試驗，每種加標水平樣品按1.4方法平行處理5份樣品溶液，在1.3 色譜條件下分別進行測定，加標樣品色譜圖如圖2 所示，測定結(jié)果見表2。由表2 可知，3 種加標水平樣品的平均回收率為87.0%～103.8%，測定結(jié)果的相對標準偏差為1.48%～4.89%，表明該法具有良好的準確度和精密度。

表2 20 種酚類化合物的加標回收與精密度試驗結(jié)果

圖2 加標樣品溶液色譜圖

3 結(jié)語

建立了測定地表水中20 種酚類化合物的氣相色譜檢測方法。該方法樣品處理簡便易行，檢出限低，重復性良好，可為地表水中酚類化合物的檢測提供技術(shù)參考。