酚類化合物檢測(cè)方法的改進(jìn)及過(guò)程優(yōu)化

汪 慧，鄧昭祥，鄧云江，杜作靈

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)中心實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550018)

現(xiàn)如今，環(huán)境問(wèn)題日益凸顯，尤其是水的污染問(wèn)題。我們國(guó)家對(duì)地下水的污染調(diào)查越來(lái)越重視，其水中酚類的污染也越來(lái)越引起人們的注意。因?yàn)榉硬粌H對(duì)植物、動(dòng)物有危害，而且對(duì)人體造成不可忽視的傷害。用高濃度含酚廢水灌溉農(nóng)田時(shí)，會(huì)使農(nóng)作物枯死、減產(chǎn)；如果水體中酚的濃度大于5 mg·L-1時(shí)，魚類會(huì)中毒死亡。酚類主要來(lái)自煉焦、造紙、化工等廢水[1]。酚類物質(zhì)與動(dòng)物細(xì)胞原生質(zhì)中的蛋白結(jié)合，使細(xì)胞失去活性，嚴(yán)重的會(huì)引起脊髓刺激，導(dǎo)致全身中毒，低濃度時(shí)易使細(xì)胞變性，高濃度時(shí)可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)凝固[2]，對(duì)哺乳動(dòng)物和水生生物的生殖和發(fā)育均會(huì)造成不同程度的影響。

氣相色譜法是目前酚類化合物測(cè)定中應(yīng)用很廣的方法之[3-7]，該法具有分析速度快和檢測(cè)靈敏之有點(diǎn)。秦樊鑫等[8]經(jīng)試驗(yàn)證明氣相色譜法具有靈敏度高、操作簡(jiǎn)單、干擾小、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。而解光武等[9]氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)酚類進(jìn)行定性定量的測(cè)定，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該方法靈敏度高，精密度好，定性、定量準(zhǔn)確。本文利用溶劑萃取法來(lái)萃取水中的酚類[10]，采用氣相色譜法檢測(cè)水中的酚類化合物。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出測(cè)定酚類化合物的質(zhì)量控制滿足技術(shù)規(guī)定要求，并且該方法能滿足大批量處理樣品的需求。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 儀器和試劑

供試水：云南省和貴州省內(nèi)某區(qū)域地下水。

供試儀器：C12165200477SA氣相色譜儀-FID，日本島津公司。

供試試劑：13種酚標(biāo)準(zhǔn)溶液(混標(biāo))，美國(guó)O2Si公司；實(shí)驗(yàn)空白用水均為二次蒸餾水(電導(dǎo)率為0.30 μs/cm)；二氯甲烷(農(nóng)藥殘留分析純)，上海安譜科技股份有限公司；氯化鈉(優(yōu)級(jí)純)，重慶江川化工有限公司，450 ℃烘烤1.5 h，冷卻后儲(chǔ)于磨口瓶中密封保存；無(wú)水硫酸鈉(優(yōu)級(jí)純)，上海國(guó)藥化學(xué)試劑有限公司，450 ℃烘烤1.5 h，冷卻后儲(chǔ)于磨口瓶中密封保存。

濃縮裝置：Auto Vap S8濃縮儀；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，瑞士布琦R-300；ZX-DC氮吹儀，眾信佳義。

1.2 樣品保存

樣品采集后應(yīng)避光4 ℃以下冷藏，7天內(nèi)完成萃取，萃取后的樣品應(yīng)避光4 ℃以下冷藏，并在40天內(nèi)分析完畢。

1.3 實(shí)驗(yàn)前處理方法

搖勻水樣，量取500 mL倒入1000 mL分液漏斗中，加入適量氯化鈉，振搖溶解后，加入40 mL二氯甲烷，振搖，放出氣體，再振搖萃取5～10 min，靜置10 min以上，至有機(jī)相和水相充分分離，收集有機(jī)相。有機(jī)相經(jīng)無(wú)水硫酸鈉脫水，并用適量二氯甲烷洗滌無(wú)水硫酸鈉，收集有機(jī)相萃取液。用Auto Vap S8濃縮儀濃縮至1 mL，待上機(jī)測(cè)定。

1.4 儀器工作條件

色譜柱規(guī)格：輔助定性色譜柱：石英毛細(xì)管色譜柱，30 m×0.25 mm，膜厚0.25 μm。

色譜參考條件：80 ℃(保持2 min)以10 ℃/min的速率升溫至 250 ℃；進(jìn)樣口溫度：260 ℃；FID檢測(cè)器溫度：260 ℃；載氣流速：1.0 mL/min；氫氣流量：40 mL/min；空氣流量：400 mL/min；尾吹氣流量：35 mL/min；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣1 min后吹掃，吹掃氣流量30 mL/min；進(jìn)樣量：1 μL。

參考標(biāo)準(zhǔn)色譜圖：在色譜參考條件下，各酚類化合物在輔助定性色譜柱上的參考標(biāo)準(zhǔn)色譜圖和分析色譜柱、輔助色譜柱的保留時(shí)間如圖1所示。

圖1 13種酚類化合物的標(biāo)準(zhǔn)色譜圖

表1 分析色譜柱、輔助色譜柱的保留時(shí)間表

1.5 校準(zhǔn)曲線

取6個(gè)進(jìn)樣瓶，計(jì)算好曲線濃度后，用微量注射器先加入二氯甲烷溶劑，分別移取適量的13種酚類混合標(biāo)準(zhǔn)中間液，配制成6個(gè)濃度點(diǎn)的校準(zhǔn)曲線。根據(jù)樣品的濃度范圍，選擇標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制范圍。按照儀器條件，從低濃度到高濃度依次進(jìn)樣，并繪制曲線，線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999。

表2 線性方程和相關(guān)系數(shù)

1.6 檢出限、精密度、準(zhǔn)確度和加標(biāo)回收率

按照上述確定實(shí)驗(yàn)條件，用3種不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品加入空白水樣中經(jīng)過(guò)前處理測(cè)定其含量，計(jì)算準(zhǔn)確度及精密度，如表3所示，檢出限為0.02～0.7 μg/L所測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制均滿足要求。

表3 精密度、準(zhǔn)確度和加標(biāo)回收

續(xù)表3

2 前處理和測(cè)試方法優(yōu)化

2.1 濃縮儀器和萃取方法優(yōu)化

此次國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)任務(wù)量大，時(shí)間短，質(zhì)量要求較高，為能按時(shí)按質(zhì)量完成工作，優(yōu)化前處理工程必不可少，根據(jù)酚類化合物的測(cè)定方法[5]，要求加入60 mL二氯甲烷/乙酸乙酯混合溶劑萃取5～10 min，重復(fù)萃取1～2次，為了提高工作效率，減少溶劑的浪費(fèi)，運(yùn)用40 mL純二氯甲烷萃取一次5～10 min，也可達(dá)到相應(yīng)的質(zhì)量控制要求。從圖2可以看出，用二氯甲烷萃取的回收率普遍比混合溶劑萃取的回收率高。原始的濃縮裝置是旋蒸、氮吹，為了能大批量完成地下水項(xiàng)目，我們采用了Auto Vap S8濃縮儀，萃取后的溶劑直接放入Auto Vap S8濃縮儀定容至1 mL,即可上機(jī)測(cè)，由圖3可以看出，采用Auto Vap S8濃縮儀的回收率普遍比旋蒸氮吹濃縮的回收率要高。通過(guò)改進(jìn)濃縮儀器和優(yōu)化萃取方法，可以減少約70%的工作量，極大的縮短了工作時(shí)間、提高工作效率，并且可以對(duì)比平行樣結(jié)果，提高測(cè)定酚類物質(zhì)含量的準(zhǔn)確率。

圖2 不同溶劑萃取對(duì)比

圖3 不同濃縮儀器的對(duì)比

2.2 測(cè)試方法優(yōu)化

為了減少每個(gè)樣品的檢測(cè)時(shí)間，改變了儀器的測(cè)定條件，把檢測(cè)器溫度從300 ℃調(diào)整到260 ℃，程序升溫：50 ℃(保持5 min)，6 ℃/min 150 ℃(保持3 min)，20 ℃/min 280 ℃，30 ℃/min 300 ℃，調(diào)整為80 ℃(保持2 min)10 ℃/min 250 ℃即可。時(shí)間由30.83 min減少為19.0 min，極大的縮短了測(cè)試的時(shí)間，提高了工作的效率。圖4和圖5分別為優(yōu)化儀器條件前后的圖譜。

圖4 優(yōu)化儀器條件前的圖譜

圖5 優(yōu)化儀器條件后的圖譜

3 結(jié) 論

本文研究?jī)?yōu)化了地下水酚類物質(zhì)的檢測(cè)方法。樣品經(jīng)過(guò)溶劑萃取、濃縮定容后采用氣相色譜法測(cè)定，外標(biāo)法定量。本方法前處理簡(jiǎn)單、靈敏度高、檢測(cè)時(shí)間較短、萃取溶劑較少，不僅可提高工作效率，且可降低實(shí)驗(yàn)成本。通過(guò)地下水監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，我們得出的方法和結(jié)論，希望能為大批量檢測(cè)酚類物質(zhì)的其他單位提供一個(gè)參考。

本文對(duì)國(guó)家地下水酚類物質(zhì)測(cè)定方法進(jìn)行了優(yōu)化：在環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)酚類化合物的測(cè)定基礎(chǔ)上，用多量有機(jī)溶劑萃取酚類物質(zhì)變?yōu)樯倭坑袡C(jī)溶劑長(zhǎng)時(shí)間震蕩萃取，采用Auto Vap S8濃縮儀直接定容，并優(yōu)化儀器測(cè)定的條件縮短測(cè)定的時(shí)間，合理配置檢測(cè)人員，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，按照技術(shù)規(guī)范要求完成此次大批量生產(chǎn)任務(wù)。該方法大大地提高了工作效率，降低了實(shí)驗(yàn)成本。