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        城市污泥中鄰苯二甲酸酯分析方法研究

        2015-10-19 08:20:28彭競(jìng)廣州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心廣東廣州510030
        化工管理 2015年13期
        關(guān)鍵詞:出峰鄰苯二甲酸二氯甲烷

        彭競(jìng)(廣州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心, 廣東 廣州 510030)

        城市污泥中鄰苯二甲酸酯分析方法研究

        彭競(jìng)(廣州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心, 廣東 廣州 510030)

        本文研究了城市污泥中鄰苯二甲酸酯的分析測(cè)定方法,建立了超聲萃取—反相液相色譜測(cè)定鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸正二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸正二辛酯(DOP)的方法。確定了色譜分離條件,即流動(dòng)相流速1.000mL/min、溫度35℃、流動(dòng)相為甲醇:水=95%:5%(V∶V)。采用超聲萃取-柱層析分離凈化前處理,確定了以二氯甲烷∶丙酮=3∶2(V∶V)的混合液進(jìn)行超聲萃取兩次,每次萃取時(shí)間45min,定量濾紙過(guò)濾萃取液,用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至0.5ml左右,用二氯甲烷溶解濃縮物,過(guò)無(wú)水硫酸鈉—氧化鋁—硅膠柱,依次用環(huán)己烷、二氯甲烷洗脫,再用二氯甲烷與丙酮的混合液洗脫,分別收集洗脫液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至近干的提取凈化方法。本方法對(duì)DMP的檢測(cè)線性范圍是0.50mg/L~20.00mg/L,精密度RSD%是0.37%~2.63%,檢測(cè)限是0.032mg/kg,對(duì)DBP的檢測(cè)線性范圍是1.00mg/L~20.00mg/L,精密度RSD%是0.33%~1.99%,檢測(cè)限是0.052mg/kg,對(duì)DOP的檢測(cè)線性范圍是0.50mg/L~20.00mg/L,精密度RSD%是0.60%~4.77%,檢測(cè)限是0.050mg/kg。用選定的條件測(cè)得廣州市珠江河底泥中均含以上三種物質(zhì)。

        城市污泥;鄰苯二甲酸酯;分析測(cè)定方法

        鄰苯二甲酸酯PAEs簡(jiǎn)稱為酞酸酯,大多為無(wú)色透明的油狀液體,一般難溶于水,易溶于有機(jī)溶劑,屬于中等極性物質(zhì)。PAEs是一類普遍使用的化學(xué)工業(yè)品,它主要作為聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚苯乙烯生產(chǎn)中不可缺少的改性添加劑 ,用于增大產(chǎn)品的可塑性 ,提高產(chǎn)品的強(qiáng)度 ,也可用作農(nóng)藥載體、驅(qū)蟲(chóng)劑、化妝品、香味品、潤(rùn)滑劑和去泡劑的生產(chǎn)原料。此外 ,PAEs 在家具、汽車、電線電纜和服裝等行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用[1]。

        目前,PAEs分析檢測(cè)方法主要有氣相色譜法、液相色譜法、紅外光譜法和薄層色譜法,其中應(yīng)用最為普遍的是帶有質(zhì)譜檢測(cè)器(MSD)的氣相色譜法。隨著高效相色譜儀和液-質(zhì)聯(lián)用儀的推廣使用, HPLC和LC—MS的研究也越來(lái)越多[2]。

        本文擬探討采用超聲萃取—反相液相色譜法測(cè)定城市污泥中PAEs,探索了下色譜分離條件,確定了流動(dòng)相,流速,溫度等色譜溫度,同時(shí)優(yōu)化選擇了萃取方法,確定了較好凈化分離效果條件。方法簡(jiǎn)便,易操作。取珠江河底污泥進(jìn)行測(cè)定,在珠江河的沿岸有許多生活污水排放口,因此有部分鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)排放進(jìn)入珠江河沉積于污泥中,珠江河橫貫廣州市區(qū),對(duì)其底泥的測(cè)定在一定程度上反映了廣州市河流的DMP、DBP、DOP水平。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1色譜分析條件研究

        1.1.1定性、定量分析原理

        用甲醇作溶劑,配制單一組分標(biāo)準(zhǔn)試樣,分別進(jìn)樣,記錄出峰時(shí)間;同樣條件下進(jìn)混合標(biāo)樣,根據(jù)保留時(shí)間定性,根據(jù)色譜峰面積與試樣濃度成正比進(jìn)行定量分析。

        1.1.2液相色譜條件探索

        分別以1.00mg/L、5.00mg/L、10.0mg/L的標(biāo)準(zhǔn)樣進(jìn)行以下色譜分離條件的探索。

        研究柱溫(分別為25℃、30℃、35℃)、 流速(分別為0.800mL/min、1.000mL/min、1.200mL/min)、流動(dòng)相(甲醇與水體積比例分別取85%∶15%、90%∶10%、95%∶5%、100%∶0%)對(duì)分離效果的影響,確定色譜條件。

        1.1.3繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,確定方法的線性范圍、檢測(cè)限、精密度

        用甲醇作溶劑配制鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸正二丁酯、鄰苯二甲酸正二辛酯三組分濃度相同的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,稀釋配制成各組分濃度為0.50mg/L、1.00mg/L、5.00mg/L、1.00mg/L、15.00mg/L、20.00mg/L的PAEs混合標(biāo)準(zhǔn)系列,在選定色譜條件下進(jìn)樣,以峰面積對(duì)濃度作圖繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

        取濃度為1.00mg/L、5.00mg/L、15.00mg/L的DMP、DBP和DOP的混合標(biāo)準(zhǔn)液,每種濃度重復(fù)測(cè)6次,計(jì)算精密度。

        1.2污泥中鄰苯二甲酸酯的測(cè)定

        1.2.1樣品的采集、干燥、過(guò)篩

        樣品采自珠江河底泥(后航道)。將采集的樣品置于恒溫烘箱中,于60℃條件下烘至六成干,再在室溫條件下,在陰涼通風(fēng)處晾干,用研缽研磨全部通過(guò)80目網(wǎng)篩,儲(chǔ)存在玻璃瓶中備用。

        1.2.2萃取條件的優(yōu)化選擇

        以珠江河底泥為樣品,在以下條件分析比較各因素對(duì)DMP、DBP、DOP的萃取效果。

        萃取劑:正己烷、環(huán)己烷、二氯甲烷∶丙酮=1∶1(V∶V)、二氯甲烷∶丙酮=3∶2(V∶V)、環(huán)己烷∶丙酮=3∶2(V∶V)超聲時(shí)間:30min、45min、60min萃取次數(shù):一次、兩次、三次

        1.2.3層析柱制備及凈化分離條件的探索

        在直徑1cm帶刻度玻璃通管柱內(nèi),依次填充適量脫脂棉,硅膠(5cm),氧化鋁(1.5cm),無(wú)水硫酸鈉(1cm),制備層析柱。對(duì)珠江河底泥萃取液凈化分離,用環(huán)己烷,二氯甲烷、丙酮洗脫,變換洗脫劑,分段收集洗脫液,比較分析凈化分離效果,確定凈化分離條件。

        1.2.4樣品的處理測(cè)定

        經(jīng)過(guò)綜合比較分析,對(duì)各種污泥稱取10.0g,加入50.00ml二氯甲烷∶丙酮=3∶2(V∶V)的混合液超聲萃取兩次,每次超聲45min,用定量濾紙過(guò)濾,合并萃取液, 萃取液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至0.50ml左右,用2.00mL二氯甲烷溶解濃縮物,過(guò)無(wú)水硫酸鈉—氧化鋁—硅膠柱,依次用5.00mL環(huán)己烷、15.00mL二氯甲烷洗脫,再用20.00mL二氯甲烷與丙酮的混合液洗脫,分別收集洗脫液,用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸干洗脫液,再分別用甲醇定容至10.00mL容量瓶中作色譜測(cè)定。在對(duì)樣品測(cè)定的同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)及加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)。

        2 結(jié)果與討論

        2.1液相色譜條件

        2.1.1測(cè)定波長(zhǎng)的選擇

        根據(jù)DMP、DBP和DOP的吸收光譜圖,得出三種組分在224nm處有最強(qiáng)吸收,選定其為測(cè)定波長(zhǎng)。

        2.1.2溫度的選擇

        柱溫溫度變化對(duì)出各種物質(zhì)的出峰時(shí)間及分離程度存在著影響,其他條件相同的情況下,溫度越高,各種物質(zhì)的出峰時(shí)間相對(duì)越短,且分離程度相對(duì)越好,通過(guò)對(duì)25℃、30℃、35℃柱溫的分析比較確定了35℃為最佳出峰條件。

        2.1.3流動(dòng)相流速的選擇

        流動(dòng)相的流速對(duì)各種物質(zhì)的出峰時(shí)間及分離程度存在著影響,在其它條件相同的情況下,流速越低,各種物質(zhì)的出峰時(shí)間會(huì)相應(yīng)延長(zhǎng),流速越高,各種物質(zhì)的出峰時(shí)間會(huì)相應(yīng)縮短,相鄰物質(zhì)的分離程度與流速高低不存在明顯的比例關(guān)系,存在一個(gè)最佳流速。通過(guò)對(duì)流速0.800mL/min、1.000mL/min、1.200mL/min的綜合比較分析,確定1.0mL/min為最佳流速。

        2.1.4流動(dòng)相的選擇

        流動(dòng)相是影響各種物質(zhì)出峰效果與相鄰峰分離程度的最重要因素,不同的流動(dòng)相確定了各種物質(zhì)的出峰順序,決定了各種物質(zhì)的出峰時(shí)間及相鄰峰的分離程度。本實(shí)驗(yàn)在溫度為35℃,流速為1.000mL/min條件下,得到流動(dòng)相甲醇與水體積比分別為85%∶15%、90%∶10%、95%∶5%、100%∶0%的色譜分離圖,通過(guò)比較不同流動(dòng)相比例的色譜圖可以發(fā)現(xiàn),流動(dòng)相甲醇:水為85% ∶15%(V∶V)和90%∶10%(V∶V)時(shí)出峰時(shí)間長(zhǎng),各個(gè)相鄰峰的分離效果較好,但對(duì)于極性相對(duì)較弱的鄰苯二甲酸正二辛醋(DOP)出峰效果不理想。流動(dòng)相為100%甲醇時(shí),相鄰組分分離效果不夠理想。而甲醇∶水=95%∶5%(V∶V)則彌補(bǔ)了兩者的不足因此本實(shí)驗(yàn)綜合比較選擇流動(dòng)相為甲醇∶水=95% ∶5%(V∶V)。

        綜合比較,確定最佳色譜條件為:流速1.000mL/min、溫度35℃、流動(dòng)相為甲醇∶水=95% ∶5%(V∶V),在以上條件下,15.00mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)樣的色譜分離圖如圖8。其中DMP出峰時(shí)間為3.167min、DBP的出峰時(shí)間為4.151min、DOP的出峰時(shí)間為8.692min。

        圖1 標(biāo)準(zhǔn)條件下DMP、DBP、DOP出峰圖

        2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線、精密度及檢測(cè)限

        在選定色譜條件流速1mL/min、溫度35℃、流動(dòng)相為甲醇∶水=95%∶5%(V∶V)下,根據(jù)樣品提取定容后各物質(zhì)的濃度范圍, 配制DMP、DBP、DOP濃度均為0.50mg/L、1.00mg/L、5.00mg/L、10.00mg/L、15.00mg/L、20.00mg/L的PAEs混合標(biāo)準(zhǔn)系列,進(jìn)樣,以峰面積對(duì)濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

        2.2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線

        峰面積對(duì)濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)表1

        表1 DMP、DBP、DOP標(biāo)準(zhǔn)曲線方程

        2.2.2方法的精密度及檢測(cè)限

        取濃度為1.00mg/L、5.00mg/L、15.00mg/L的DMP、DBP和DOP的混合標(biāo)準(zhǔn)液,每種濃度重復(fù)測(cè)6次,峰面積及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差見(jiàn)表2、表3、表4。

        表2 濃度為1.00mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液的峰面積及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

        表3 濃度為5.00mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液的峰面積及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

        表4 濃度為15.00mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液的峰面積及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

        DMP、DBP、DOP的檢測(cè)限分別為0.032mg/kg、0.052mg/kg、0.050mg/kg。

        2.3污泥樣品的測(cè)定

        2.3.1萃取條件的優(yōu)化選擇

        (1)萃取劑的選擇

        萃取劑是萃取效果的決定性因素,不同的萃取劑對(duì)同一物質(zhì)的萃取率不同,同一萃取劑對(duì)不同物質(zhì)的萃取率也存在著差異,分別采用正己烷、環(huán)己烷、二氯甲烷∶丙酮=1∶1(V∶V)、二氯甲烷∶丙酮=3∶2(V∶V)、環(huán)己烷∶丙酮=3∶2(V∶V)作為萃取劑,對(duì)河底泥,在確定的其它條件下,得到萃取劑為二氯甲烷∶丙酮=3∶2(V∶V)時(shí)萃取率最高

        (2)超聲萃取時(shí)間的確定

        超聲萃取的時(shí)間也會(huì)對(duì)萃取效果產(chǎn)生影響,改變超聲時(shí)間30min、45min、60min,比較萃取效果,其中萃取時(shí)間對(duì)DMP影響不大,但對(duì)DBP、DOP還存在著一定影響,45min時(shí)的萃取效果已較理想,因此選定萃取時(shí)間為45min。

        (3)萃取次數(shù)的確定

        萃取次數(shù)對(duì)最終的萃取效率存在一定的影響對(duì)于萃取次數(shù),經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析比較,萃取一次效果不是很理想,而兩次萃取就達(dá)到了最高萃取率,因此選定萃取次數(shù)為兩次。

        2.3.2層析柱凈化分離條件

        通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定層析柱為直徑1.0cm的玻璃通管柱,由下往上依次填充適量脫脂棉,硅膠(5.0cm),氧化鋁(1.5cm),無(wú)水硫酸鈉(1.0cm),洗脫液先用5.00mL環(huán)己烷沖洗極性小的烴類,接著用15.00mL二氯甲烷沖洗,洗出DOP,收集洗滌液,再用20.00mL二氯甲烷∶丙酮=3∶1(V∶V)的洗滌液沖洗下極性相對(duì)大的酯類DMP、DBP,收集洗脫液。

        經(jīng)過(guò)分析研究和綜合比較,確定稱取10.0g污泥,加入50.00mL二氯甲烷∶丙酮=3∶2(V∶V)的混合液超聲萃取兩次,每次超聲45min,用定量濾紙過(guò)濾,合并萃取液, 萃取液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至0.50mL左右,用2.00mL二氯甲烷溶解濃縮物,過(guò)無(wú)水硫酸鈉—氧化鋁—硅膠柱,依次用5.00mL環(huán)己烷、15.00mL二氯甲烷洗脫,再用20.00mL二氯甲烷與丙酮的混合液(3V∶1V)洗脫,分別收集洗脫液,用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸干洗脫液,再分別用甲醇定容至10.00mL容量瓶中作色譜測(cè)定。

        2.3.3樣品測(cè)定

        根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)確定的條件,對(duì)樣品進(jìn)行處理,測(cè)定,測(cè)得樣品中物質(zhì)的濃度,同時(shí)做空白測(cè)定,結(jié)果見(jiàn)表5。

        表5 樣品測(cè)定結(jié)果

        3 結(jié)語(yǔ)

        (1)通過(guò)探索建立了超生萃取—反相液相色譜法測(cè)定污泥中鄰苯二甲酸酯的方法,本方法對(duì)DMP的檢測(cè)線性范圍是0.50mg/L~20.00mg/L,精密度是0.37%~2.63%,檢測(cè)限是0.032mg/kg,本方法對(duì)DMP的檢測(cè)線性范圍是1.00mg/L~20.00mg/L,精密度是0.33%~1.99%,檢測(cè)限是0.052mg/kg,本方法對(duì)DMP的檢測(cè)線性范圍是0.50mg/ L~20.00mg/L,精密度是0.60%~4.77%,檢測(cè)限是0.050mg/kg。本實(shí)驗(yàn)成功的最重要因素是在凈化洗脫的過(guò)程中對(duì)洗脫劑的把握,由于DMP的極性相對(duì)較大,洗脫難度相對(duì)較大,因此正確把握洗脫劑的用量,正確的收集時(shí)間是是試驗(yàn)成功的重要保障,本實(shí)驗(yàn)有待提高的也正是對(duì)洗脫過(guò)程的探索。

        (2)經(jīng)過(guò)檢測(cè),廣州珠江河底泥中含有DMP、DBP、DOP。

        [1]張?zhí)N暉,陳秉衡,鄭力行,等.人體生物樣品中鄰苯二甲酸酯類的含量[J].中華預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2003,37:429-434.

        [2]陳朝瓊,嚴(yán)平,李茂全,魏敏,陳衛(wèi)中.鄰苯二甲酸酯的分析方法研究進(jìn)展[N].成都醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2007.

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