鄒艷敏，張 禎，吳向陽，仰榴青，張冬梅，朱晶晶

(1.江蘇大學藥學院，江蘇鎮(zhèn)江212013;2.江蘇大學環(huán)境與安全工程學院，江蘇鎮(zhèn)江212013;3.江蘇大學化學化工學院，江蘇鎮(zhèn)江212013)

壬基酚(NP)是具有雌激素活性的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物質之一，為非離子表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚(NPnEO)進入水體后的主要降解產(chǎn)物，其致突變性和致畸性已引起廣泛關注.研究［1］表明:大量的環(huán)境水體已經(jīng)受到了NP的污染.然而因環(huán)境水體中壬基酚含量極低，且樣品基質復雜，測定前必需進行樣品前處理.目前，通常采用液-液萃取法［2］、固相萃取法［3］等.但這些方法操作繁瑣、有機溶劑消耗大、耗時長等.故有必要建立簡便、快速、準確，同時環(huán)境友好的分析方法，用于檢測水體中此類污染物.中空纖維支載液膜微萃取(HF-LPME)技術集采樣、萃取和濃縮于一體，具有成本低、操作裝置簡單、有機溶劑用量少等特點［4］，是一種環(huán)境友好的樣品前處理技術，在環(huán)境、藥物等分析領域有廣闊的應用前景.同時，離子液體作為一種新型綠色溶劑，對NP類極性化合物有較高的親和力，可作為理想的萃取劑.本研究選擇l-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸離子液體(［C8MIM］［PF6］)為萃取劑，建立檢測環(huán)境水體中4-n-壬基酚的中空纖維支載離子液體液液微萃取方法.

1 試驗

1.1 儀器和試劑

Q3/2聚丙烯中空纖維(內(nèi)徑600 μm，壁厚200 μm，孔徑0.2 μm，孔率75%)和50/280 聚丙烯中空纖維(內(nèi)徑280 μm，壁厚 50 μm，孔徑 0.1 μm，孔率60%)均購自于德國Membrane GmbH公司.微量注射器(針頭外徑 0.3 mm，長 8 mm，針筒體積 0.5 mL)購于美國BD Consumer Healthcare公司.玻璃襯管(200 μL)購于美國 Alltech公司.KQ2200E型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)，電子天平(北京賽多利斯科學儀器有限公司)，SHZ-82A恒溫氣浴振蕩器(江蘇金壇市中大儀器廠)，微量移液器(容積 1～1 000 μL)購于美國 Agilent公司.DHG-91013SA型電熱恒溫鼓風干燥箱(上海三發(fā)科學儀器有限公司).

正壬基酚(4-n-NP)純度為99%，購自德國Sigma-Aldrich;l-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸離子液體(［C8MIM］［PF6］)純度99%，購于上海Meisibei有限公司;色譜純甲醇和乙腈，購于美國J.T.Baker公司;氯化鈉和鹽酸(分析純)，購于南京化學試劑有限公司;試驗用水為超純水.

精密稱取4-n-壬基酚標準品，用甲醇配成100 mg·L-1的標準儲備液，置于0℃冰箱備用.

1.2 樣品采集

2012年4月中旬，采集長江鎮(zhèn)江段上游至下游共9處水樣，置于棕色玻璃瓶4℃保存，試驗前用0.45 μm玻璃纖維素膜過濾，鹽酸調節(jié)pH=5.

1.3 色譜條件

采用美國Waters Breeze2 HPLC系統(tǒng)(1525二元泵、2707自動進樣器和2489紫外/可見檢測器).色譜柱:Eclipse XDB-C18column(5 μm，150 mm ×4.6 mm).流動相為水(A)-甲醇(B)，體積比為5:95，流速為 1.0 mL·min-1，檢測波長為 280 nm，進樣量為20 μL，柱溫為30℃.

1.4 方法

截取一定長度中空纖維，置丙酮中超聲清洗20 min，晾干備用.用鑷子將纖維兩端熱封，浸入［C8MIM］［PF6］中超聲6 h，使纖維內(nèi)腔中充滿離子液體.取出纖維，浸入水中振蕩1 min，去除表面離子液體，放入檢測水樣;一定溫度、轉速下，震蕩萃取數(shù)小時.將纖維取出，剪開兩端封口，一端置于玻璃襯管中，用微量注射器以100 μL甲醇將接受相吹出，進行HPLC測定.所有試驗結果均為3次或以上平行試驗，取測定結果平均值.

2 結果與討論

2.1 液液微萃取條件的優(yōu)化

試驗首先比較了Q3/2和PP50/280兩種聚丙烯中空纖維作為液膜載體的萃取效率.試驗中，供體相為50 mL，pH=7的超純水，加標質量濃度為50.00 μg·L-1;?。跜8MIM］［PF6］5.0 μL 為萃取劑.結果發(fā)現(xiàn)，當PP50/280纖維作為液膜載體時，富集倍數(shù)遠高于Q3/2纖維.PP50/280中空纖維的比表面積比Q3/2的大，對分析物的吸附量高.因此，后續(xù)試驗選用PP50/280中空纖維作為液膜載體.遵循選取萃取劑原則:萃取劑對分析組分的溶解度要足夠大，以提供較高的萃取效率;萃取劑在水中的溶解度要小，以盡量減少在萃取過程中的損失;萃取劑與中空纖維要有較強的親和力，以便容易進入中空纖維壁上的孔隙中，減少在萃取過程中的損失［5］.本研究同時比較了［C8MIM］［PF6］與兩種常規(guī)膜試劑甲苯、乙酸乙酯的萃取效率，發(fā)現(xiàn)三者的富集倍數(shù)基本相同.但考慮到離子液體環(huán)境友好，且不易揮發(fā)，后續(xù)試驗皆采用［C8MIM］［PF6］作為萃取劑，對影響萃取效率的因素(供體相pH值、供體相離子強度、萃取劑體積、萃取時間)進行系統(tǒng)優(yōu)化.

2.1.1 供體相pH值的影響

酚類化合物屬于弱酸，其存在狀態(tài)(分子態(tài)和離子態(tài))隨著供體相pH值的改變而改變.酚類化合物以分子狀態(tài)存在會增加其在萃取劑中的溶解度，進而增大萃取效率，因此在供體相中常常加入適量的酸，以使酚類化合物以分子狀態(tài)存在［6］.而且調節(jié)水樣pH值還可以去除樣品中某些雜質的干擾［7］.

本研究以50 mL水樣(加標質量濃度50.00μg·L-1)為供體相;5.0 μL 的［C8MIM］［PF6］為接收相;在200 r·min-1，25℃條件下，振蕩萃取3 h.圖1為供體相pH值對萃取效率的影響.結果表明:當pH=5時，其萃取效率最高(圖1).

圖1 供體相pH值對萃取效率的影響

2.1.2 供體相氯化鈉質量分數(shù)的影響

由于被分析物在萃取溶劑和樣品溶液之間的分配系數(shù)受離子強度的影響，通過向樣品溶液中加入無機鹽類可增大其分配系數(shù)，從而提高分析方法的靈敏度.本試驗考察了NaCl質量分數(shù)為0，5%，10%，15%和20%時對萃取效率的影響.本研究以50 mL 水樣(加標質量濃度50.00 μg·L-1)為供體相;5.0 μL 的［C8MIM］［PF6］為接收相;在 200 r·min-1，25 ℃條件下，振蕩萃取2.5 h.

結果如圖2所示:NaCl質量分數(shù)達到5%之前，萃取效率隨著NaCl質量分數(shù)的增加而提高，之后再增加其用量，萃取效率反而下降.這是由于鹽質量分數(shù)低時鹽析效應占主導，隨著鹽質量分數(shù)的升高，萃取效率增大;隨著加鹽量的增多，當供體相分子和鹽電離出的離子之間的靜電相互作用占據(jù)主導地位時，萃取效率反而降低;同時NaCl也促進了作為萃取溶劑的離子液體在供體相中的溶解，從而導致萃取溶劑體積減少，回收率下降［8］.所以本試驗選用供體相中質量分數(shù)為5%的NaCl作為試驗最佳條件.

圖2 供體相中氯化鈉質量分數(shù)對萃取效率的影響

2.1.3 萃取溶劑體積的影響

萃取溶劑的體積對分析的靈敏度影響很大.萃取溶劑體積大，則響應值大，有利于提高靈敏度，萃取的速率高，平衡時間短;但降低萃取溶劑和水樣的體積比可以提高目標物的富集倍數(shù)［9］.本研究以50 mL 水樣(加標質量濃度 50.00 μg·L-1，NaCl質量分數(shù) 5%)為供體相;2.5 ～20.0 μL 的［C8MIM］-［PF6］為接收相;在 200 r·min-1，25 ℃條件下，振蕩萃取3 h.圖3為萃取劑體積對萃取效率的影響.通過比較［C8MIM］［PF6］體積分別為 2.5，5.0，10.0，15.0 和 20.0 μL 時的萃取效率，可知 5.0 μL是最佳的萃取劑體積.

圖3 萃取劑體積對萃取效率的影響

2.1.4 萃取時間的影響

兩相液液微萃取是一種平衡萃取技術.分析物在萃取平衡時的萃取量將達到最大，但對于分配系數(shù)較小的分析物需要較長時間才能達到平衡，達到平衡后再增加時間對萃取效率則無明顯提高，反而隨著萃取時間的增加，萃取溶劑的體積會出現(xiàn)較明顯的損失.在供體相為50 mL，鹽質量分數(shù)為5%，pH=5，加標 50 μg· L-1;接受相為 5.0 μL［C8MIM］［PF6］;振蕩萃取為 200 r·min-1，25 ℃.圖4為萃取時間對萃取效率的影響.本試驗比較不同萃取時間的萃取效率，結果發(fā)現(xiàn)8 h時達到最佳萃取效率，即萃取平衡;進一步增加萃取時間，萃取效率則降低.故本試驗選用8 h為最佳萃取時間.

圖4 萃取時間對萃取效率的影響

2.2 方法的富集倍數(shù)

在最優(yōu)試驗條件下(［C8MIM］［PF6］5.0 μL、pH=5、鹽質量分數(shù)為5%、萃取時間8 h)，測定4-n-壬基酚加標質量濃度為50.00 μg·L-1的水樣，如1.4節(jié)的試驗方法操作，即可得到該萃取過程中4-n-壬基酚的富集倍數(shù)為1 129倍.

2.3 方法的線性范圍與檢出限

在優(yōu)化的試驗條件下，對系列質量濃度的標準溶液進行萃取、測定.在研究范圍內(nèi)，4-n-NP的峰面積與質量濃度呈良好的線性相關，線性范圍0.15 ～100.00 μg·L-1;線性方程:y=471.32x+536.05(R=0.999 7);最低檢測限 0.05 μg·L-1;以質量濃度為50.00 μg·L-1的標準溶液連續(xù)測定5次的相對標準偏差(RSD)為7.3%.

2.4 實際水樣的檢測

按所優(yōu)化方法，對長江鎮(zhèn)江段水樣進行4-n-NP的富集及檢測，結果顯示:9個水樣中有3 個檢出點;5.00，25.00 和 50.00 μg·L-1這 3 個質量濃度水平加標，測得回收率范圍在80.1% ～105.6%(結果見表1).標準溶液與環(huán)境水樣色譜圖如圖5所示.

表1 實際水樣中4-n-NP質量濃度及加標回收率測定

圖5 HPLC色譜圖

3 結論

1)建立了中空纖維支載［C8MIM］［PF6］液膜液液微萃取測定環(huán)境水樣中4-n-NP的方法.在最優(yōu)試驗條件下，即［C8MIM］［PF6］體積為5.0 μL，pH=5，鹽質量分數(shù)5%，萃取時間8 h時，對水體中4-n-壬基酚的富集倍數(shù)可達1 129倍，質量濃度檢出限為 0.05 μg·L-1(S/N=3)，質量濃度線性范圍 0.15 ～100.00 μg·L-1(R=0.999 7).

2)長江鎮(zhèn)江段水樣中，4-n-NP的富集及檢測結果顯示:9個水樣中有3個檢出點，5.00，25.00和50.00 μg·L-1這3個質量濃度水平加標回收率為80.1% ～105.6%.可見，該方法具有操作簡便、準確、富集效率高等特點.尤其是采用離子液體［C8MIM］［PF6］替代有機溶劑作為萃取劑，具有環(huán)境友好的優(yōu)勢，為環(huán)境水樣中4-n-NP的分析提供了一種新方法.

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