高效液相色譜（柱前衍生）法測(cè)定水中溴酸鹽試驗(yàn)

潘明迪

摘要：選用色譜柱柱前衍生化的方法，采用高效液相色譜法（HPLC-UV）測(cè)定水中溴酸鹽含量。衍生優(yōu)化結(jié)果表明：方法的回收范圍是98%～105%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差符合檢測(cè)要求；檢出限為0.001 mg/L，線性關(guān)系好，能夠滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)要求，值得推廣。

關(guān)鍵詞：溴酸鹽；高效液相色譜法；試驗(yàn)；柱前衍生；水

中圖分類號(hào)：S123 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2016）05-0010-03

含Br-的山泉水或礦泉水經(jīng)過(guò)氧化劑特別是O3消毒處理后，會(huì)產(chǎn)生對(duì)身體有害的溴酸鹽。溴酸鹽能夠致癌、致畸及致DNA損傷，BrO3-被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)定為2B級(jí)致癌物。當(dāng)前測(cè)定水體中BrO3-的方法主要有IC，GC，GC-MS，HPLC，UV等。用IC法測(cè)定BrO3-時(shí)，樣品的前處理較為繁瑣、操作較為費(fèi)時(shí)、且容易受到Cl-和CO32-等陰離子干擾，離子色譜儀和離子交換色譜柱價(jià)格較為昂貴，使用壽命較短。GC-MS的檢測(cè)限較低、靈敏度較高，但儀器價(jià)格較為昂貴、日常維護(hù)較為繁瑣，不能應(yīng)用于所有檢測(cè)機(jī)構(gòu)。GC采用衍生方法將BrO3-轉(zhuǎn)化成為溴代有機(jī)物，通過(guò)測(cè)定溴代有機(jī)物濃度來(lái)確定BrO3-含量，此法抗干擾性很強(qiáng)，但GC衍生化反應(yīng)操作非常難控制，GC或者GC-MS需要有機(jī)物萃取才能測(cè)定，工作較為繁瑣，且試劑毒性大。為此，采用一種在色譜柱前衍生化的方法，隨后用HPLC測(cè)定礦泉水中BrO3-的含量，并將其擴(kuò)展至其他水樣測(cè)定。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Agilent1100高效液相色譜儀（配有VWD紫外光檢測(cè)器）：美國(guó)安捷倫科技有限公司；重蒸水系統(tǒng)。

水中溴酸根溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（標(biāo)準(zhǔn)值1 000 mg/L），使用前配成100 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液儲(chǔ)備液；2 mol/L H2SO4溶液100 mL；15.0 g/L KBr溶液100 mL；0.5 mol/L苯酚溶液100 mL。試劑全部是分析純及色譜純，水均為一級(jí)水。

1.2 樣品處理過(guò)程

準(zhǔn)確量取5 mL BrO3-標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于具塞的10 mL比色管中，依次準(zhǔn)確加入1.0 mL KBr溶液、0.5 mL H2SO4溶液和0.1 mL苯酚溶液，用一級(jí)水定容至，混勻后置于75 ℃恒溫水浴1 h，取出后迅速冷卻至常溫，加純水補(bǔ)充減少的溶液體積，過(guò)0.45 μm濾膜，進(jìn)樣分析，同時(shí)做空白試驗(yàn)。

1.3 測(cè)定方法

采用Thermo BDS HYPERSIL C18柱（250 mm×4.6 mm×5 μm）；柱溫為室溫；流動(dòng)相水：甲醇（45‥55）；流速為1 mL/min；檢測(cè)器波長(zhǎng)為230 nm；進(jìn)樣量為10 μL。試驗(yàn)結(jié)果表明：2—溴苯酚和4—溴苯酚的保留時(shí)間分別為7.900 min和9.997 min，如圖1所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 苯酚衍生化原理

在強(qiáng)酸性條件下，BrO3-可與過(guò)量Br-發(fā)生反應(yīng)，其生成物在強(qiáng)酸性條件下與苯酚發(fā)生取代反應(yīng)，生成2-溴苯酚以及4-溴苯酚，反應(yīng)原理為：

反應(yīng)所生成的2-溴苯酚及4-溴苯酚濃度與BrO3-濃度有一定的數(shù)量關(guān)系。通過(guò)對(duì)比2種生成物的峰面積及BrO3-濃度關(guān)系確定，采用4-溴苯酚的峰面積進(jìn)行定量較為準(zhǔn)確。

2.2 衍生化溫度

伴隨著衍生化溫度的升高，目標(biāo)產(chǎn)物的峰面積也在不斷增加；當(dāng)反應(yīng)溫度從75 ℃增加到95 ℃時(shí)，峰面積趨于不變?？紤]成本原因，確定75 ℃為最佳衍生化溫度。

2.3 硫酸濃度對(duì)衍生化反應(yīng)影響

研究不同體積H2SO4溶液對(duì)衍生的影，結(jié)果表明：隨著溶液酸度增加，4-溴苯酚的峰面積不斷增加，當(dāng)H2SO4溶液的體積大于500 μL時(shí)，即使繼續(xù)增加，4-溴苯酚的峰面積基本不變，如圖2所示。據(jù)此推斷BrO3-和Br-只能在強(qiáng)酸性條件下反應(yīng)，即苯酚發(fā)生一溴取代反應(yīng)，否則將會(huì)生成三溴苯酚白色沉淀。確定應(yīng)加入0.5 mL硫酸溶液。

2.4 衍生化劑用量

選取苯酚為衍生化反應(yīng)的試劑，其加入量勢(shì)必影響目標(biāo)物質(zhì)測(cè)定。增加苯酚用量，可以促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。在BrO3-濃度恒定的情況下適當(dāng)增加苯酚濃度，4-溴苯酚的峰面積也不斷增加；當(dāng)苯酚加入體積多于0.1 mL后，苯酚的量繼續(xù)增加，峰面積基本不變。因此確定苯酚溶液的最佳加入量為0.1 mL。

2.5 溴離子引入量

在反應(yīng)過(guò)程中，增加溴離子濃度能促進(jìn)反應(yīng)向右移動(dòng)，而且伴隨著溴離子濃度增加，4-溴苯酚的峰面積也增加。但是，在加入KBr溶液體積多于1.0 mL后，峰面積基本無(wú)變化。確定KBr溶液（15 g/L）的最佳加入量是1.0 mL。

2.6 反應(yīng)時(shí)間及生成物穩(wěn)定性

在同濃度同溫度情況下采取反應(yīng)時(shí)間0.2，0.5，1.0，1.5 h進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)時(shí)間增加，4-溴苯酚的峰面積也在增加；當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行1.0 h后，峰面積基本保持不變，說(shuō)明衍生反應(yīng)已經(jīng)基本完成。因此選定1.0 h作為最佳反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)。

樣品溶液在75 ℃下反應(yīng)1.0 h后，在室溫下每隔3.0 h進(jìn)樣分析1次，觀察其峰面積大小。發(fā)現(xiàn)樣品在12.0 h內(nèi)穩(wěn)定性好。因此可不用考慮測(cè)定時(shí)間間隔太久引起的偏差，樣品衍生完成后能放置較長(zhǎng)時(shí)間。

2.7 線性關(guān)系及檢出限

分別量取1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00，8.00 mL BrO3-標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 μg/L），置于10 mL具塞比色管中，用4-溴苯酚峰面積對(duì)BrO3-濃度做標(biāo)準(zhǔn)曲線，進(jìn)行線性回歸，得回歸方程為：y=1.063 6x+1.729 2（r=0.999 8），計(jì)算方法檢出限0.001 mg/L，且具有很好的線性關(guān)系。檢出限小于礦泉水及生活引用水的限量值0.01 mg/L，符合溴酸鹽含量檢測(cè)要求。

2.8 加標(biāo)回收試驗(yàn)

選用實(shí)驗(yàn)室制備的重蒸水，實(shí)驗(yàn)室自來(lái)水，超市里銷(xiāo)售的純凈水、礦物質(zhì)水、礦泉水作為本底，分別加入了不同濃度的BrO3-標(biāo)準(zhǔn)溶液（10，20，40 μg/L），按上述方法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表1所示。方法加標(biāo)回收率在98%～105%之間。

2.9 精密度試驗(yàn)

低濃度范圍內(nèi)配制10，15，20 μg/L 3種不同濃度的BrO3-標(biāo)準(zhǔn)溶液，平行測(cè)定8次，結(jié)果如表2所示。BrO3-的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）都小于2%，可達(dá)到分析要求，重現(xiàn)性較好。

2.10 樣品測(cè)定

選取若干天然水源地水及超市里銷(xiāo)售的飲用純凈水、礦物質(zhì)水、礦泉水，經(jīng)0.45 μm濾膜過(guò)濾檢測(cè)BrO3-含量，結(jié)果如表3所示。

3 結(jié)論

采用柱前衍生化法進(jìn)行高效液相色譜分析，能夠準(zhǔn)確測(cè)定礦泉水、純凈水及天然水源地水體中的BrO3-含量，且結(jié)果較為可靠，具有用量較少、靈敏度高、操作簡(jiǎn)單方便、重復(fù)性及線性關(guān)系好等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足現(xiàn)有檢測(cè)需求。

參考文獻(xiàn)

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Abstract： In this paper， by the method of chromatographic colum and pre-column derivatization， HPLC-UV was used to determined the content of bromate in water. The results of derivative optimization showed that： The range of recovery rate is98% to 105% by this method， and the RSD conformed to the requirements of the test； Detection limit was 0.001 mg/L， of good linear relation， which could meet the current standard testing requirements and be worth popularizing.

Key words： bromate； HPLC-UV； experiment； precolumn derivatization； water