何　東

(嘉應(yīng)學(xué)院　梅州師范分院，廣東　梅州　514087)

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離子液體分散液液微萃取/高效液相色譜法測定環(huán)境水樣中7種萘二酚

何東*

(嘉應(yīng)學(xué)院梅州師范分院，廣東梅州514087)

建立了測定環(huán)境水樣中7種萘二酚的離子液體分散液液微萃取/高效液相色譜(IL-DLLME-HPLC)分析方法。以1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([C4MIM][PF6])為萃取劑，水樣體積為8.0 mL，研究了萃取劑用量、水相pH值、萃取時間及鹽添加量對7種萘二酚萃取效率的影響。獲得最佳萃取條件為：[C4MIM][PF6]體積為150 μL，水相pH值為5.0～7.0，渦旋萃取時間為3 min，氯化鈉添加量為0.20 g/mL。在優(yōu)化條件下，7種萘二酚在一定質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均不小于0.997 7；方法富集倍數(shù)為57倍，方法檢出限(S/N=3)為0.3～1.0 μg/L；陰性環(huán)境水樣中3個加標(biāo)水平的平均回收率為83.5%～103%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)為1.1%～3.8%。該方法快速簡單、準(zhǔn)確靈敏、環(huán)保，適用于環(huán)境水樣中痕量萘二酚的富集檢測。

離子液體分散液液微萃??；高效液相色譜法；萘二酚；環(huán)境水樣

萘二酚是染料等行業(yè)生產(chǎn)合成的重要中間體，應(yīng)用廣泛，這類物質(zhì)對人體具有致癌、致畸、致突變等潛在毒性[1-3]，隨著各種生產(chǎn)廢水的排放，環(huán)境水體中痕量的酚類化合物不僅會危害生態(tài)環(huán)境，還會進(jìn)一步對人類健康造成威脅。由于萘二酚在廢水中的濃度較低，且水樣中干擾物質(zhì)較多，其分析檢測需結(jié)合高效的分離富集技術(shù)和快速靈敏的檢測方法。目前應(yīng)用的主要方法有固相萃取/液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(SPE-LC-MS/MS)法[2]、渦旋輔助分散液液微萃取-懸浮固化/液相色譜法(VA-DLLME-SFO/HPLC-PAD)[3]和分散液相微萃取/高效液相色譜法(DLLME-SFO/HPLC-PAD)[4]等。上述分析方法中酚類物質(zhì)的分離富集均需使用易揮發(fā)、毒性較大的有機(jī)溶劑，尤其是傳統(tǒng)的DLLME技術(shù)，常使用高毒性的鹵代苯作為萃取劑，對人體和環(huán)境危害較大；而DLLME-SFO技術(shù)在取出固化的萃取劑時，萃取劑易在室溫下融化損失，影響檢測準(zhǔn)確性；SPE技術(shù)則存在操作步驟繁瑣、成本高等缺點。

離子液體(Ionic liquid，IL)具有性質(zhì)穩(wěn)定、蒸氣壓小、不易揮發(fā)等特點，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)有機(jī)溶劑在液液微萃取中使用，從而避免了有機(jī)溶劑揮發(fā)產(chǎn)生的環(huán)境污染等問題，所以基于離子液體的DLLME技術(shù)已被逐漸應(yīng)用于污染物的分析檢測[5-15]。Zhou等[7]于2008年應(yīng)用IL-DLLME結(jié)合液相色譜/紫外檢測器(HPLC/UV)檢測環(huán)境水樣中的甲基對硫磷和辛硫磷；閔劍青等[8]、陳曉紅等[9]、侯德坤等[10]分別應(yīng)用離子液體分散微萃取技術(shù)富集檢測了環(huán)境水樣中痕量的五氯酚、溴敵隆與溴鼠靈、四環(huán)素；Ravelo-Pérez等[11]、Zhang等[12]和Zhang等[13]分別利用IL-DLLME結(jié)合HPLC/DAD技術(shù)測定了香蕉中8種農(nóng)藥殘留、蜂蜜中4種擬除蟲菊酯以及蘋果和梨中6種有機(jī)磷農(nóng)藥。

本文采用離子液體1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([C4MIM][PF6])為萃取劑，水樣體積為8.0 mL，通過優(yōu)化萃取劑的用量、水相pH值、萃取時間及鹽添加量等參數(shù)，獲得高效富集提取環(huán)境水樣中7種萘二酚的最佳實驗條件，同時結(jié)合高效液相色譜/二極管陣列檢測器，建立了環(huán)境水樣中萘二酚類化合物的檢測方法。

1　實驗部分

1.1儀器與試劑

Waters 2695/2998液相色譜/二極管陣列檢測器系統(tǒng)(HPLC-PDA，Waters公司)，MS3 Basic旋渦混合器(德國IKA公司)，臺式離心機(jī)(科大中佳公司)，Milli-Q去離子水發(fā)生器(美國Millipore公司)。

1,5-萘二酚(CAS 83-56-7，99.5%，Chem Service Inc公司)；1,6-萘二酚(CAS 575-44-0，97.0%，Alfa Aesar公司)；1,3-萘二酚(CAS 132-86-5，99.0%)、1,7-萘二酚(CAS 575-38-2，97.0%)、2,3-萘二酚(CAS 92-44-4，98.0%)、2,6-萘二酚(CAS 581-43-1，98.0%)、2,7-萘二酚(CAS 582-17-2，97.0%)均購自Sigma-Aldrich公司；1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([C4MIM][PF6]，純度>98%，上海安譜科學(xué)儀器有限公司)；甲醇、甲酸(色譜純，德國CNW Technologies GmbH)；氯化鈉(分析純，廣州化學(xué)試劑廠)；實驗用水為去離子水(18.0 MΩ·cm)，由Milli-Q純水系統(tǒng)制備。

用甲醇將7種萘二酚分別配成質(zhì)量濃度為1.0 g/L的單標(biāo)儲備液，于4 ℃保存。分別移取7種萘二酚的單標(biāo)儲備液2.0 mL于100 mL棕色容量瓶中，加水定容至刻度，配成20.0 mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)工作液(現(xiàn)配現(xiàn)用)。

1.2色譜條件

色譜柱：Dikma C18(250 mm×4.6 mm，5 μm)；流動相：A為甲醇，B為0.1%甲酸水溶液；梯度洗脫程序：0.0～35.0 min，25%～55% A；35.0～35.1 min，55%～25% A；35.1～45.0 min，25% A；流速：1.0 mL/min；柱溫30 ℃；檢測波長230 nm；進(jìn)樣量20 μL。

1.3實驗方法

取15 mL環(huán)境水樣于50 mL聚四氟乙烯離心管中，4 000 r/min離心5 min，移取上層澄清水樣8.0 mL于10 mL尖底玻璃離心管中，測試水樣pH值為5.0～7.0，否則用甲酸調(diào)節(jié)，然后加入1.6 g氯化鈉，振蕩溶解，再加入150 μL離子液體[C4MIM][PF6]，渦旋分散萃取3 min，2 500 r/min離心3 min，棄去上層水相，吸取離子液體相，轉(zhuǎn)移至200 μL尖底內(nèi)插管，待HPLC分析。

2　結(jié)果與討論

2.1萃取劑用量與分散萃取時間的優(yōu)化

本實驗選用10 mL尖底玻璃離心管盛裝水樣，考慮到后續(xù)添加氯化鈉及留有空間便于充分渦旋萃取，故確定以8.0 mL樣品體積進(jìn)行實驗條件的優(yōu)化。

圖1　萃取劑用量對萘二酚萃取回收率的影響Fig.1　Effect of extraction volume on recoveries of 7 naphthalenediols No.1-7 were the same as those in Table 1

采用陰性水樣加標(biāo)的方式，分別選取50，100，150，200，250 μL離子液體[C4MIM][PF6]進(jìn)行萃取比較，以萃取后獲得的萃取液體積和取樣量(8.0 mL)計算富集倍數(shù)，并根據(jù)濃度計算萃取回收率(圖1)。結(jié)果表明隨著萃取劑[C4MIM][PF6]用量的增大，試樣與萃取劑的體積比不斷減小，萃取劑與目標(biāo)物更充分地分散接觸和快速分配，7種萘二酚的萃取回收率先增大后處于平衡，但由于最終獲得的萃取液體積也相應(yīng)增大，富集倍數(shù)隨之降低，對8.0 mL水樣的富集倍數(shù)約由230倍降為34倍，方法靈敏度也隨之降低；當(dāng)萃取劑用量為150 μL時，整體萃取回收率達(dá)最高，且富集倍數(shù)較大，約為57倍，此時方法的萃取回收率和靈敏度均能較好地滿足痕量檢測的需要，獲得的萃取液體積也能滿足儀器自動進(jìn)樣的體積需要。因此選用150 μL [C4MIM][PF6]。

傳統(tǒng)IL-DLLME常借助分散劑來形成“萃取劑/樣品溶液/分散劑”三相混合乳濁體系，以快速完成目標(biāo)化合物在水溶液與萃取劑之間的分配萃取，但其存在難以應(yīng)對多種目標(biāo)物、萃取效率低等缺點，因此，現(xiàn)在逐步應(yīng)用渦旋輔助(Vortex-assisted，VA)[10]和超聲波輔助(Ultrasound-assisted，UA)IL-DLLME[9]等模式。這些模式借助渦旋或超聲等外界能量對樣品溶液進(jìn)行分散處理，增大了離子液體與樣品溶液中待測化合物的接觸面積，有利于提高萃取效率。實驗選擇高速渦旋的方式進(jìn)行輔助萃取，并考察了萃取時間分別為1，2，3，4，5 min時萘二酚的萃取回收率。結(jié)果顯示，在1～3 min內(nèi)，萘二酚的萃取回收率隨著萃取時間的增加而逐漸提高，萃取3 min后，回收率基本平衡，因而選擇最佳萃取時間為3 min。

2.2水相pH值的影響

萘二酚類化合物屬于弱酸，7種萘二酚在水中的電離常數(shù)(pKa)在8.93～12.53之間，水相pH值會影響其存在狀態(tài)，當(dāng)pH值呈酸性時，萘二酚多以分子狀態(tài)存在，當(dāng)pH值呈堿性時，則多以離子狀態(tài)存在，不同存在狀態(tài)的萘二酚在兩相萃取中的分配會不同。本實驗用甲酸調(diào)節(jié)水相pH值(5.0～9.0)，研究了不同水相pH值對萃取效率的影響。實驗顯示，在pH 5.0～7.0范圍內(nèi)，離子液體對7種萘二酚的萃取效率基本不變；在pH 8.0～9.0時，離子液體對7種萘二酚的萃取效率逐漸降低。表明以分子狀態(tài)存在的萘二酚更易在離子液體中分配，從而獲得更高的萃取效率。原因可能為分子狀態(tài)的萘二酚極性較低，根據(jù)相似相溶原理，在低極性的離子液體[C4MIM][PF6]中相溶性較好，此外，離子液體結(jié)構(gòu)上的氟原子與分子狀態(tài)存在的酚羥基相互作用形成氫鍵；而在堿性條件下，酚羥基以陰離子狀態(tài)存在，與離子液體陰離子之間難以形成氫鍵[16]。因此，確定萃取時水相pH值為5.0～7.0，若水相pH值不在此范圍，則用甲酸調(diào)節(jié)pH值。

2.3鹽添加量的影響

水相中鹽的濃度可對萃取率產(chǎn)生兩方面的影響[17]：一為鹽析效應(yīng)，通過水合作用降低自由水分子的濃度，從而降低溶質(zhì)在水溶液中的分配，促使溶質(zhì)進(jìn)入萃取相，提高萃取率；二是與極性溶質(zhì)產(chǎn)生靜電相互作用力，降低其傳質(zhì)能力，從而降低萃取率。

實驗通過不同的氯化鈉添加量(0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30 g/mL)探討了鹽效應(yīng)對7種萘二酚萃取回收率的影響。結(jié)果表明，鹽對萘二酚萃取回收率的影響主要以鹽析效應(yīng)為主導(dǎo)，即隨著氯化鈉添加量的增加，7種萘二酚的萃取率逐漸提高；當(dāng)氯化鈉添加量為0.20 g/mL時，萃取基本達(dá)到平衡，所以實驗選擇氯化鈉的添加量為0.20 g/mL。

2.4線性關(guān)系、檢出限與定量下限

在優(yōu)化條件下，分別測定系列濃度的萘二酚混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，以萘二酚的色譜峰面積(y)為縱坐標(biāo)，以相應(yīng)的質(zhì)量濃度(x，mg/L)為橫坐標(biāo)進(jìn)行回歸分析；分別以3倍信噪比(S/N)和10倍信噪比(S/N)計算儀器檢出限(Detection limit of instrument，ILOD)和儀器定量下限(Quantification limit of instrument，ILOQ)，再結(jié)合前處理濃縮倍數(shù)(約57倍)和回收率，計算得到7種萘二酚的方法檢出限(Detection limit of method，MLOD)和方法定量下限(Quantitation limit of method，MLOQ)。由表1可見，7種萘二酚在50～5 000 μg/L濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均不小于0.997 7；ILOD為15～52 μg/L，MLOD為0.3～1.0 μg/L，MLOQ為1.0～3.3 μg/L，表明本方法靈敏，適用于環(huán)境水樣中痕量萘二酚的定量分析。

表1　7種萘二酚的線性范圍、相關(guān)系數(shù)(r)、方法檢出限及方法定量下限

圖2　陰性環(huán)境水樣在2 MLOQ添加水平下的色譜圖Fig.2　HPLC chromatogram of spiked(2 MLOQ)negative water sample peak 1-7 are the same as those in Table 1

2.5回收率與精密度

選取陰性環(huán)境水樣，按照本實驗方法進(jìn)行3個加標(biāo)水平(1 MLOQ,2 MLOQ,10 MLOQ)的回收率和精密度實驗(n=6)，圖2為陰性環(huán)境水樣在2 MLOQ加標(biāo)水平的色譜圖。數(shù)據(jù)顯示，7種萘二酚在1.0～33 μg/L加標(biāo)水平下，平均回收率為83.5%～103%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD，n=6)為1.1%～3.8%(表2)，表明方法具有良好的回收率和精密度，能夠滿足測定要求。

表2　回收率和精密度測定結(jié)果(n=6)

2.6方法比較與實際樣品檢測

將本方法與前期研究建立的測定水樣中7種萘二酚的SPE-LC-MS/MS法[2]和VA-DLLME-SFO/HPLC-PAD法[3]進(jìn)行對比(見表3)，由表中數(shù)據(jù)可知SPE-LC-MS/MS法取樣量大，富集倍數(shù)高，且靈敏度高，方法檢出限可達(dá)ng/L水平，但其富集步驟較為繁瑣，前處理耗時較長，檢測成本較高；VA-DLLME-SFO/HPLC-PAD法和本方法取樣量較少，檢測儀器常規(guī)，具有簡單快速、靈敏、成本低等優(yōu)點。相比于VA-DLLME-SFO法，本方法的富集倍數(shù)更高，方法檢出限更低，操作更簡單，可以避免使用有機(jī)溶劑，從而減少了對環(huán)境和人體健康的危害。

在珠江不同河段取5個樣品，并選取不同區(qū)域的3個湖水樣品和5個自來水樣品，按照本方法和文獻(xiàn)[2-3]方法進(jìn)行測定。結(jié)果顯示13個環(huán)境水樣品均未檢出上述7種萘二酚。采用本方法對實際水樣進(jìn)行加標(biāo)回收率實驗，測得不同樣品在2 MLOQ添加水平下的回收率為90.7%～97.8%。

表3　分析方法的比較

3　結(jié)　論

建立了環(huán)境水樣中7種萘二酚的IL-DLLME/HPLC-PAD檢測方法,探討了IL-DLLME富集水樣中萘二酚類化合物的條件，優(yōu)選出合適的萃取劑用量、水相pH值、氯化鈉添加量和渦旋分散萃取時間。方法學(xué)評價表明，該方法的回收率和精密度良好，靈敏度高，7種萘二酚的方法檢出限為0.3～1.0 μg/L。方法前處理簡便、富集效率高，適用于環(huán)境水樣中痕量萘二酚類化合物的快速富集與檢測。

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Rapid Determination of Seven Naphthalenediols in Environmental Water Samples by Ionic Liquid Dispersive Liquid-Liquid Microextraction and High Performance Liquid Chromatography

HE Dong*

(Meizhou Teachers’ Academy,Jiaying University,Meizhou514087,China)

A sensitive method based on ionic liquid dispersive liquid-liquid microextraction(IL-DLLME) and high performance liquid chromatography with diode array detector(HPLC-PDA) was developed for the preconcentration and determination of seven naphthalenediols in environmental water samples.The ionic liquid,1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate([C4MIM][PF6]) was used as extraction agent,and 8.0 mL of aqueous phase was selected.Some important factors affecting the extraction efficiency such as amount of [C4MIM][PF6],pH value of aqueous phase,extraction time and salt concentration were optimized.The optimized conditions were as follows:150 μL[C4MIM][PF6],pH value of aqueous solution：5.0-7.0,vortex extraction time：3 min, sodium chloride：0.20 g/mL.Under the optimized conditions,the calibration curves of 7 naphthalenediols were linear in the certain concentration range with correlation coefficients not less than 0.997 7.The enrichment factor of this method was 57,and the detection limits of this method(S/N=3) were between 0.3 μg/L and 1.0 μg/L.The average recoveries of naphthalenediols at three spiked levels in negative environmental water sample ranged from 83.5% to 103% with relative standard deviations(RSD,n=6) of 1.1%-3.8%.The developed method is rapid,sensitive and environment-friendly,and is suitable for the detection of trace naphthalenediols in environmental water samples.

ionic liquid dispersive liquid-liquid microextraction(IL-DLLME)；high performance liquid chromatography(HPLC)；naphthalenediol；environmental water sample

2015-12-28；

2016-01-06

何東，講師，研究方向：色譜質(zhì)譜檢測方法，Tel：0753-2523203，E-mail:gdone@tom.com

doi:10.3969/j.issn.1004-4957.2016.07.011

O657.72；O625.313

A

1004-4957(2016)07-0844-05