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        動(dòng)態(tài)、靜態(tài)液相微萃取法測定水中烷基酚

        2016-12-16 05:37:44苗萬強(qiáng)齊齊哈爾市環(huán)境監(jiān)測中心站黑龍江齊齊哈爾161000
        黑龍江環(huán)境通報(bào) 2016年1期

        苗萬強(qiáng)(齊齊哈爾市環(huán)境監(jiān)測中心站 黑龍江 齊齊哈爾 161000)

        動(dòng)態(tài)、靜態(tài)液相微萃取法測定水中烷基酚

        苗萬強(qiáng)(齊齊哈爾市環(huán)境監(jiān)測中心站 黑龍江 齊齊哈爾 161000)

        采用動(dòng)態(tài)、靜態(tài)液相微萃取與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用方法測定水中烷基酚。

        動(dòng)態(tài)液相微萃取;靜態(tài)液相微萃??;烷基酚;測定

        液相微萃?。↙iquid Phase Microextraction,LPME)技術(shù)集采樣、萃取和濃縮于一體,靈敏度高,操作簡單,而且還具有快捷,廉價(jià),所需的有機(jī)溶劑極少等特點(diǎn),是一項(xiàng)環(huán)境友好的樣品前處理新技術(shù),特別適合于環(huán)境樣品中痕量、超痕量污染物的測定。

        動(dòng)態(tài)液相微萃?。―ynamic Liquid Phase Microextraction,DLPME)是用微量進(jìn)樣器抽取一定量溶劑后,將微量進(jìn)樣器針頭浸入到水樣中,抽取水樣進(jìn)入針頭,停留一定時(shí)間,讓水樣中的目標(biāo)物分配進(jìn)入進(jìn)樣器內(nèi)壁上的有機(jī)溶劑相;而后推出水樣但不推出溶劑,如此反復(fù)數(shù)次,最后將有機(jī)溶劑相進(jìn)入GC-MS分析。

        靜態(tài)液相微萃取(Static Liquid Phase Microextraction,SLPME),即直接利用懸掛在色譜微量進(jìn)樣器針頭或Teflon棒端的有機(jī)溶劑對溶液中的分析物直接進(jìn)行萃取,這種方法一般比較適合于萃取較為潔凈的液體樣品或氣體樣品。

        烷基酚(Alkylphenol,AP)系列,是已經(jīng)得到確證的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物之一,它可以擾亂激素平衡而且能夠?qū)θ嘶騽?dòng)物以及其后代產(chǎn)生有害影響的外源性物質(zhì)。我國是一個(gè)AP的消費(fèi)大國,而且其中大部分的AP流入水體。因此,監(jiān)測水體中AP污染情況非常必要。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 儀器與藥品

        1.1.1 儀器 氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀 (GC/MS)(QP 2010 Plus),日本島津公司;DB-5石英涂壁毛細(xì)管柱 (30m×0.25mm-id,膜厚0.25μm);頂空瓶

        1.1.2 藥品 辛基酚OP標(biāo)準(zhǔn)品(93%,東京化成工業(yè)株式會(huì)社);甲醇(色譜純,天津市科密歐化學(xué)式劑有限公司)

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

        電子分析天平稱取0.0502gOP標(biāo)樣,用無水甲醇溶解,定容到50ml容量瓶中,溶液濃度1mg/ml,作為標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。然后用標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液分別配制濃度為0.01、0.1、1、2、5、10μg/L等一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液(用蒸餾水稀釋定容),待用。

        1.2.2 動(dòng)態(tài)液相微萃取方法萃取水樣中的OP

        取上述標(biāo)液15ml放入20ml頂空瓶中,把磁力攪拌子放到頂空瓶中,用5μl微量進(jìn)樣器取一定體積的萃取劑,將進(jìn)樣器針頭插入用硅橡膠墊片封口的頂空瓶中,抽取模擬水樣至5μl,然后推出水樣,一次萃取過程僅用數(shù)秒。為提高萃取的重現(xiàn)性,萃取操作需連續(xù)進(jìn)行,每次萃取的時(shí)間盡量保持一致。如此反復(fù)一定次數(shù)后,取萃取劑進(jìn)GC-MS進(jìn)行檢測分析。

        1.2.3 靜態(tài)液相微萃取方法萃取水樣中的OP

        取上述標(biāo)準(zhǔn)溶液15ml裝入20ml頂空瓶中,放入磁力攪拌子.用5μl氣相色譜微量進(jìn)樣器取一定體積萃取劑,將進(jìn)樣器針頭插入用硅橡膠墊片封口的頂空瓶中,在進(jìn)樣針的針頭上套一個(gè)3mm長的聚四氟乙烯管(內(nèi)徑0.5mm,外徑1.5mm)。在將進(jìn)樣器的針頭浸沒于溶液中,并將進(jìn)樣針固定。之后,將萃取劑從進(jìn)樣針中推出,使其懸掛在針尖,開動(dòng)磁力攪拌器。萃取到指定時(shí)間后,再將萃取劑慢慢的吸入進(jìn)樣針,直接進(jìn)入到GC-MS進(jìn)行分離檢測。

        1.2.4 動(dòng)態(tài)液相微萃取條件優(yōu)化

        (1)萃取時(shí)間

        取濃度為10μg/L的OP標(biāo)液,萃取時(shí)間分別為3、5、8、10、15min;

        (2)萃取溫度

        取濃度為10μg/LOP標(biāo)液,萃取溫度分別為20、25、30、35、40℃;

        (3)pH值的影響

        取濃度為10μg/L的OP標(biāo)液,加入濃度為6%的鹽酸調(diào)解其酸度為2、3、4、5、6;

        (4)有機(jī)溶劑體積的影響

        取濃度為10μg/LOP標(biāo)液,抽取有機(jī)溶劑體積分別為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0μl。

        1.2.5 靜態(tài)液相微萃取條件優(yōu)化

        (1)萃取溶劑

        由于氯仿對OP的溶解性較大且能以較大的液滴長時(shí)間懸掛在溶液中,本實(shí)驗(yàn)選擇氯仿作萃取劑

        (2)萃取時(shí)間

        取濃度為10μg/L的OP標(biāo)液,萃取時(shí)間分別為10、15、20、25、30min,萃取溫度25℃,氯化鈉100g/L,萃取劑3.0μl。

        (3)萃取溫度

        取濃度為10μg/L的OP標(biāo)液,萃取溫度分別為20、25、30、35、40℃,萃取時(shí)間10min,氯化鈉100g/L,萃取劑3.0μl。

        (4)液滴體積

        取濃度10μg/L的OP標(biāo)液,液滴體積分別為2、2.5、3、3.5、4μl,萃取時(shí)間10min,氯化鈉100g/L,萃取溫度為25℃。

        (5)離子強(qiáng)度

        取濃度10μg/L的OP標(biāo)液,加入氯化鈉濃度分別為0、50、100、150、200g/L,萃取時(shí)間10min,萃取溫度為25℃,氯仿3.0μl。

        1.2.6 辛基酚GC-MS測定

        1.2.6.1 色譜條件:

        程序升溫:初始溫度100℃,以25℃/min速率升至200℃,恒溫3min。進(jìn)樣口溫度250℃,不分流時(shí)間20min,氦氣作載氣,載氣流速1ml/min,汽化室溫度250℃,恒流方式,真空補(bǔ)償,脈沖壓力241.15kPa。

        1.2.6.2 質(zhì)譜條件:

        質(zhì)譜離子源轟擊電壓70eV,離子源溫度230℃,發(fā)射電流150μA,氣相色譜接口溫度250℃,檢測器電壓450V,電離方式為EI,掃描方式為選擇離子掃描(SIM),離子碎片106.8、134.9、148.9、206。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 動(dòng)態(tài)液相微萃取條件優(yōu)化

        2.1.1 萃取溶劑體積選擇

        對于動(dòng)態(tài)液相微萃取來說,萃取主要發(fā)生在微量進(jìn)樣器針頭內(nèi)壁的萃取劑液膜相與吸入進(jìn)樣器的水相之間。增大萃取溶劑的體積,有利于針頭內(nèi)壁萃取溶劑液膜的更新,提高萃取效率,有利于提高方法的靈敏度,萃取效果較好。保證萃取溶劑體積與吸入的水樣體積之和恒定為5μl,在其它條件不變的情況下,考察了萃取溶劑體積對萃取效果的影響(如圖1所示)。從圖1可以看出,萃取溶劑當(dāng)溶劑體積大于1.5μl時(shí),萃取效果反而降低,這可能是由于萃取溶劑體積增大時(shí),進(jìn)入進(jìn)樣器的水相體積減小,進(jìn)而導(dǎo)致萃取量的減小。在1~2 μl范圍內(nèi),萃取率最高,萃取效果也很穩(wěn)定,因此,選擇1.5μl作為萃取溶劑體積。

        2.1.2 萃取溫度選擇

        一般來說,溫度對液相微萃取有兩方面的影響:升高溫度,分析物向有機(jī)相的擴(kuò)散系數(shù)增大,擴(kuò)散速度隨之增大,同時(shí)加強(qiáng)了對流過程,升溫有利于縮短達(dá)平衡的時(shí)間;但是,升溫會(huì)使分析物的分配系數(shù)減小,導(dǎo)致其在溶劑中的萃取量減少。所以,實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)兼顧萃取時(shí)間和萃取效果,尋找最佳的工作溫度。如圖2所示在二氯甲烷所能承受的溫度范圍內(nèi),在30℃~35℃上峰面積基本穩(wěn)定達(dá)到最大,當(dāng)萃取溫度到40℃時(shí),峰面積降低的很快,這說明有很大一部分二氯甲烷已揮發(fā)。我們采用35℃作為萃取溫度。

        圖1 萃取溶劑體積對峰面積的影響

        圖2 萃取溫度對峰面積影響

        2.1.3 萃取時(shí)間選擇

        動(dòng)態(tài)LPME的萃取過程,是多次更新萃取有機(jī)相和水相的過程。隨著萃取次數(shù)的增加,更多的目標(biāo)物進(jìn)入進(jìn)樣器內(nèi)的二氯甲烷中,水樣體積相對于進(jìn)樣器容積來說是大大過量的,要在進(jìn)樣器內(nèi)達(dá)到萃取平衡需要相當(dāng)多次的萃取,耗費(fèi)時(shí)間長。液相微萃取有時(shí)不是平衡狀態(tài)下的萃取技術(shù),雖然在平衡時(shí)可以獲得最大靈敏度,但是對于精密而準(zhǔn)確的分析來說,需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)中的重現(xiàn)性進(jìn)行考慮。實(shí)際工作中,只要方法的重現(xiàn)性好,可在達(dá)到萃取平衡前取樣測定,合適的萃取時(shí)間可以加強(qiáng)萃取率,但是時(shí)間也不能過長,否則會(huì)使有機(jī)溶劑揮發(fā)或溶解降低萃取率。從圖3可以看出萃取時(shí)間在5min的時(shí)候達(dá)到最大,在5min中之后開始下降,所以萃取時(shí)間選擇5min即可。

        圖3 萃取時(shí)間對峰面積的影響

        2.1.4 pH影響

        調(diào)整樣品溶液pH值,可以提高酸性或堿性分析物的靈敏度??刂迫芤旱膒H值能夠改變一些酸性或堿性分析物在溶液中的電離平衡,改變一些分析物在溶液中的存在形式,使其更多的向中性分子方向轉(zhuǎn)變,以減少它們在水中的溶解度,增加它們在有機(jī)相中的分配。在對辛基酚進(jìn)行動(dòng)態(tài)液相微萃取反萃取時(shí),控制較小的pH值,使溶液中的烷基酚類化合物以分子形式存在,減少了其在水中溶解度,從而提高了萃取率。從圖4可以看出pH對萃取率影響很大,由圖可知一般pH應(yīng)選在2~4之間,在pH為4的時(shí)候達(dá)到最大,我們可以把值定為4。

        2.2 靜態(tài)液相微萃取條件優(yōu)化

        2.2.1 萃取時(shí)間選擇

        在室溫20℃,液滴體積為3.0μl,鹽效應(yīng)為100g/L,萃取時(shí)間為15min條件下,OP萃取量為最大,如圖5所示。

        圖4 pH對峰面積的影響

        圖5 萃取時(shí)間對峰面積的影響

        2.2.2 萃取溫度選擇

        當(dāng)萃取溫度為30℃時(shí),液滴體積為3.0μl,萃取時(shí)間為10min,鹽效應(yīng)為100g/L條件下,OP萃取量達(dá)到最大值,如圖6所示。

        圖6 萃取溫度對峰面積的影響

        2.2.3 萃取液滴體積選擇

        選擇液滴體積2、2.5、3.0、3.5、4.0μl5個(gè)水平的考察,液滴體積為3.0μl時(shí)為最佳液滴體積,如圖7所示。

        圖7 液滴體積對峰面積的影響

        2.2.4 離子強(qiáng)度選擇

        本實(shí)驗(yàn)取0、50、100、150、200g/L NaCl5個(gè)濃度水平考察離子強(qiáng)度的影響,OP萃取量在50g/L最大,如圖8所示。

        圖8 離子強(qiáng)度對峰面積的影響

        3 結(jié)論

        本實(shí)驗(yàn)采用動(dòng)態(tài)、靜態(tài)液相微萃取與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用方法確定了測定水中OP的最佳條件為:

        (1)動(dòng)態(tài)液相微萃取法最佳條件:萃取體積1.5μl,萃取溫度35℃,萃取時(shí)間5min,pH值為4。

        (2)靜態(tài)液相微萃取法最佳條件:萃取時(shí)間15min,萃取溫度30℃,液滴體積3.0μl,離子強(qiáng)度為50g/L

        兩種萃取方法各有優(yōu)點(diǎn),可根據(jù)具體實(shí)際情況選擇相應(yīng)的方法。液相微萃取方法測定水中的OP具有裝置簡單,富集倍數(shù)高,易操作,選擇性高等優(yōu)點(diǎn),適合于環(huán)境水中OP的檢測,同時(shí)也為檢測水中其他烷基酚類有機(jī)物提供了參考方法,有較大的應(yīng)用價(jià)值。

        〔1〕鄧南勝,吳峰等.環(huán)境中的內(nèi)分泌干擾物〔M〕.化學(xué)工業(yè)出版社,2004:6-9.

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        〔4〕MA,Mottaleb;Abedin,M.I.Benzeneand anilinein environmental water samples by headspace solid phase microextraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry〔J〕.Chinese Science Bulletin.2006,25(13),95~99.

        Determination of alkylphenols by DLPME and SLPME coupled with GC-MS

        MiaoWanqiang(Environment Monitoring Center Station of Qiqihar City Qiqihar HeiLongjiang 161005)

        In this paper,Alkylphenol were determined by Dynamic Liquid Phase Microextraction and Static Liquid Phase Microextraction coupled with GC-MS method in water samples.

        DLPME SLPME Alkylphenol Determination

        X832

        A

        1674-263X(2016)01-0042-04

        2016-03-15

        苗萬強(qiáng)(1963-),男,本科,高級工程師,現(xiàn)從事環(huán)境監(jiān)測工作。

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