李耀龍，楊淑賢，黃婷婷，康琪

（山東師范大學化學化工與材料科學學院，山東濟南 250014）

大體積進樣提高毛細管電泳法測定酚的靈敏度

李耀龍，楊淑賢，黃婷婷，康琪

（山東師范大學化學化工與材料科學學院，山東濟南 250014）

利用大體積進樣在線富集技術(shù)有效地提高了毛細管電泳法測定酚的靈敏度，可同時測定2-氯苯酚、4-氯-3-甲基苯酚、2，4-二氯苯酚、2，4-二硝基苯酚、4-硝基苯酚、苯酚、五氯苯酚、2，4，6-三氯苯酚，采用大體積進樣法使檢測這8種酚的靈敏度較壓力進樣法與電動進樣法分別提高了52～86倍和6～17倍，在所用實驗條件下，測定這8種酚類的檢測下限在0.004～0.02 mg/L.

毛細管電泳；酚；大體積進樣

毛細管電泳是近年來發(fā)展迅速的一種高效分離和分析技術(shù)，它具有分離效率高、消耗樣品量少，分析速度快等優(yōu)點，已在生物化學、藥物化學、環(huán)境化學、食品化學、毒物學、醫(yī)學和法醫(yī)學等領(lǐng)域獲得了廣泛的應用[1-3].毛細管電泳中所用的細小分離通道（內(nèi)徑25～100 mm）有效地克服了電泳所產(chǎn)生的焦耳熱對分離效率的影響，使毛細管的理論塔板數(shù)達到106～107/m，也使樣品消耗量可低至納升級，但同時卻限制了檢測器的靈敏度，尤其是紫外檢測器，因吸收光程取決于毛細管的內(nèi)徑，使得紫外檢測器的靈敏度偏低，難以滿足微量組分分析的要求.為了提高毛細管電泳的檢測靈敏度，可配備激光誘導熒光、質(zhì)譜、電化學等高靈敏的檢測器[4-5]，但激光誘導熒光、質(zhì)譜檢測器造價昂貴，而電化學檢測器存在電極易污染、重現(xiàn)性較差的不足.不過當樣品量充足時，可以對試樣中的待測組分進行富集，這樣不僅能大幅度提高檢測靈敏度，同時也可以降低其他組分的干擾，提高分析方法的可靠性.

可用于毛細管電泳中待測組分富集的方法很多，其中以微萃取富集和在線電場堆積最為常用[6-8].微萃取以富集倍數(shù)高、抗干擾能力強見長，而在線電場堆積具有操作簡便的優(yōu)點，根據(jù)富集機理可以細分為樣品堆集法、pH法、掃集法、等速電泳法等幾類[9].酚類對人體具有較高毒性，長期飲用含酚水可引起頭昏、出疹、貧血及多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病，本論文選用含酚混合物作為分離體系，采用大體積進樣法對待測組分進行在線富集以提高毛細管電泳法檢測酚的靈敏度，有利于檢測低濃度酚類污染物，具有一定的應用價值.

1 實驗部分

電泳實驗在所在實驗室自行研制的毛細管電泳儀上完成，分離電壓由高壓電源（天津文東高壓電源廠）提供，所用毛細管（內(nèi)徑50 mm）購自河北永年銳灃色譜器件有限公司，分離毛細管總長度62 cm，有效分離長度55 mm，分離電壓16 kV，配備紫外檢測器（QL-1002，山東師范大學化學化工與材料科學學院），檢測波長設(shè)為214 nm，由TOP色譜數(shù)據(jù)工作站（杭州揚誠科技有限公司）進行數(shù)據(jù)采集分析.

所用試劑均為分析純，水為二次石英亞沸蒸餾水，苯酚、2-氯苯酚、4-氯-3-甲基苯酚、2，4-二氯苯酚、2，4，6-三氯苯酚、五氯苯酚、4-硝基苯酚、2，4-二硝基苯酚均購于上?；瘜W試劑公司，以這8種酚混合物的水溶液作為試樣，電泳緩沖溶液為15 mmol/L Na3PO4+ 15 mmol/L Na2B4O7（pH=9.8），所有溶液在使用前超聲脫氣，用孔徑0.45 mm的尼龍纖維膜過濾.

本文采用壓力差、電動、大體積三種進樣方式，在壓力差進樣時，毛細管兩端的高度差為12 cm，進樣時間5 s，在電動進樣中，進樣電壓為3 kV，進樣時間為10 s.圖1為大體積進樣與富集過程示意圖，首先用自行設(shè)計的壓力注射器將樣品溶液充滿整個毛細管（a），然后將毛細管插入電泳緩沖液中，在其兩端施加3 kV的富集電壓，在電滲流（EOF）的推動下，電泳緩沖液自正極進入毛細管中，而樣品中的陰離子則在電場的作用下在緩沖液與樣品的界面處富集（b），隨著富集過程的進行，樣品溶液中的溶劑被電滲流推排出毛細管（c），因此流經(jīng)毛細管的電流逐漸增加，在富集末期，樣品區(qū)帶中的大部分溶劑被排除（d），此時流經(jīng)毛細管的電流達到設(shè)定的數(shù)值，立即切換電源極性進行電泳分離（e）.在兩次電泳分離實驗之間，分別用1 mol/L NaOH、1 mol/L HCl、水、緩沖溶液在壓力注射器推動下沖洗毛細管5 min，確保電泳分離的重現(xiàn)性.

圖1 毛細管電泳大體積進樣在線富集原理示意圖

2 結(jié)果與討論

圖2 8種酚（100 m g/L）混合物的毛細管電泳色譜圖

2.1 毛細管電泳分離檢測8種酚

為試驗所研制的毛細管電泳儀的分析性能，以含8種酚的混合溶液為試樣進行電泳分離與檢測，因為酚類物質(zhì)在紫外區(qū)有較強的吸收，故采用紫外吸收檢測器測定酚的濃度.以壓力差的方式進樣，試樣中每種酚的濃度均為100 mg/L，所得電泳譜圖見圖2，由圖2可見，在所選試驗條件下，8種酚獲得了良好的分離，按3倍信噪比推算其檢測下限在0.27～1.1 mg/L（參見表1），由此可見，采用壓力差進樣，雖然簡單易行，而且進入毛細管中的樣品區(qū)帶的組成與待測樣品相同，即進樣過程不存在組分歧視，但受到檢測窗口內(nèi)徑的限制，有效吸收光程短，使得檢測靈敏度偏低，難以滿足低含量酚類污染物檢測的要求.盡管有文獻報道使用特別設(shè)計的異形毛細管（如Z型、矩形、球泡型等）可以有效提高紫外吸收檢測器的靈敏度[6]，但因毛細管的脆弱性使得其加工難度很高，而且失去保護層的光學窗口極易損壞，這種技術(shù)難以獲得實際應用.

2.2 在線富集提高毛細管電泳的檢測靈敏度

富集是提高分析方法靈敏度的有效途徑之一，毛細管電泳與其他富集方法如萃取等聯(lián)用可以大幅度地提高其檢測靈敏度，另外，選用合適的進樣方式也能改善其檢測性能.當樣品的電導率遠小于電泳緩沖液的電導率時，采用電動進樣方式可以提高離子組分的檢測靈敏度，這是因為在毛細管進樣端附近存在很高的電場，使溶液中陰離子或陽離子優(yōu)先電遷移進入毛細管，即存在場堆積放大效應，由表1可見，采用電動進樣所得檢測下限較壓力進樣方式明顯降低，靈敏度增加4.7～13倍，不同酚的增加倍數(shù)不同是因為它們的陰離子在電場作用下的遷移速率有差異.因為基于場堆積放大效應的增敏效果最終受到樣品與緩沖液電導率差異的限制，檢測靈敏度難以進一步提高.

要使更多的待測物進入毛細管而又不至引起樣品超載導致嚴重的色譜峰展寬，基于在線富集的大體積進樣方式是個不錯的選擇，其富集原理如圖1所示.首先，用樣品溶液部分或全部充滿毛細管，即大體積進樣，然后在毛細管兩端施加一定的電壓，在電場作用下，陰離子向正極方向遷移，而樣品中的溶液則在電滲流的推動下從負極排出，當樣品的電導率遠小于緩沖溶液的電導率時，在緩沖溶液與樣品區(qū)帶的界面存在很高的電場，因此陰離子在該界面富集，隨著樣品區(qū)帶中溶劑的不斷被推排出毛細管，毛細管中溶液的總電阻逐漸下降，因此電流不斷上升，當電流達到充填純緩沖溶液時電流的90%～95%時，終止此富集過程，否則有可能將富集了待測離子的樣品區(qū)帶也推出毛細管造成樣品的損失甚至使富集步驟失敗.富集過程終止后需立即切換電源極性，以盡量減小因樣品區(qū)帶擴散導致的峰展寬.由表1所示的實驗結(jié)果來看，采用大體積進樣后所得檢測下限更低，測定8種酚類的檢測下限在0.004～0.02 mg/L.相比壓力進樣，靈敏度增加了52～86倍，此值較電動進樣法也提高了6～17倍.

2.3 進樣方式的適用性

在所實驗的三種進樣方法中，壓力差進樣方法簡單易行，重現(xiàn)性良好，因為它不存在歧視效應，可以適用于不同組成的樣品中所有組分，是目前毛細管電泳中最為常用的進樣方法.實驗結(jié)果表明，電動進樣和大體積進樣都存在歧視效應，僅在低電導率樣品時有增敏作用，其進樣重現(xiàn)性不及壓力差方式，且受溶液中其他離子濃度的影響較大，不適合含有高濃度鹽樣品中微量組分的測定，其中，大體積進樣還涉及富集終點判斷與電源極性切換，增加了操作步驟.就提高毛細管電泳的檢測靈敏度而言，聯(lián)用獨立的富集方法如微萃取等，所建分析方法的適應性更強，若將微萃取法與毛細管的在線富集技術(shù)相結(jié)合，可以進一步提高分析方法的靈敏度[10]，同時也可改進其適應性，但需巧妙設(shè)計毛細管電泳裝置，以提高其可操作性.

表1 壓力進樣、電動進樣、大體積進樣法測定酚類化合物的靈敏度比較

3 結(jié)論

本文建立了一種基于毛細管電泳分離同時測定多種酚類物質(zhì)的分析方法，適用于低鹽樣品中酚類物質(zhì)的檢測，比較了壓力差進樣、電動進樣、大體積進樣三種進樣方式對檢測靈敏度的影響.結(jié)果表明，電動進樣和大體積進樣均能大幅度提高檢測酚的靈敏度，相比于壓力差進樣，電動進樣和大體積進樣分別提高靈敏度4.7～13倍和52～86倍，采用大體積進樣測定8種酚的檢測下限在0.004～0.02 mg/L，具有一定的實用價值.

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Enhancement Sensitivity for Phenols Determination by Capillary Electrophoresis with Large Volume Sample Preconcentration

LIYao-long,YANG Shu-xian,HUANG Ting-ting,KANG Qi
(School of Chemistry,Chemical Engineering and Material Science,Shandong Normal University,Jinan 250014,China)

The sensitivity for phenols determination by capillary electrophoresis was enhanced by an on-line large volume sample preconcentration technique.Simultaneous determination of phenol,2-chlorophenol,4-chlo?ro-3-methylphenol,2,4-dichlorophenol,2,4-dinitrophenol,4-nitrophenol,pentachlorophenol and 2,4,6-tri?chlorophenol with UV detection was reported.It was shown that the sensitivity for the eight phenols determina?tion with large volume sample injection was enhanced by factors of 52-86 and 6-17 in comparison with that in hydrostatical and electrokinetic sample injection approaches,respectively.Under the experimental conditions used,the detection limit for the eight phenols is in the range of 0.004-0.02 mg/L.

capillary electrophoresis;phenols;large volume sample injection

O657

A

1008-2794（2012）08-0040-04

2012-07-16

國家自然科學基金項目“壓電石英晶體低阻抗非接觸式離子檢測系統(tǒng)的研究”（20975062）

李耀龍（1986—），男，內(nèi)蒙古包頭市人，山東師范大學2010級分析化學專業(yè)研究生.

康琪（1965—），女，陜西韓城人，教授，碩士生導師，研究方向：環(huán)境分析化學，E-mail：qikang@sdu.edu.cn.