李煥勇,羅杰鴻
(1.暨南大學(xué) 分析測(cè)試中心,廣東 廣州 510632;2.京誠(chéng)檢測(cè)集團(tuán)廣州公司,廣東 廣州 511400)
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高效液相色譜法測(cè)定水樣中痕量聯(lián)苯胺
李煥勇1,羅杰鴻2
(1.暨南大學(xué) 分析測(cè)試中心,廣東 廣州 510632;2.京誠(chéng)檢測(cè)集團(tuán)廣州公司,廣東 廣州 511400)
利用HLB固相萃取柱對(duì)水樣中的聯(lián)苯胺進(jìn)行富集,應(yīng)用HPLC法測(cè)定水樣中痕量聯(lián)苯胺。色譜柱為Zorbax SB-C18,流動(dòng)相為甲醇-磷酸二氫鉀,梯度洗脫,檢測(cè)波長(zhǎng)為254 nm,外標(biāo)法定量。結(jié)果表明,聯(lián)苯胺在0~10.0 mg·L-1范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.6%~5.7%。該方法快速、高效,能有效應(yīng)用于日常水質(zhì)檢測(cè)中痕量聯(lián)苯胺的測(cè)定。
聯(lián)苯胺;HLB固相萃取柱;外標(biāo)法;高效液相色譜
4,4′-二氨基聯(lián)苯俗稱(chēng)聯(lián)苯胺,分子式為(C6H4NH2)2,是染料合成的中間體,應(yīng)用廣泛。聯(lián)苯胺及其鹽是有毒致癌物質(zhì),其固體及蒸汽極易通過(guò)皮膚進(jìn)入體內(nèi),引起接觸性皮炎,刺激黏膜,損害肝和腎,導(dǎo)致膀胱癌和胰腺癌。聯(lián)苯胺的濃度只要達(dá)到6.7μg·L-1,對(duì)人體就有致癌的風(fēng)險(xiǎn)。聯(lián)苯胺是IARC第一類(lèi)致癌物,在紡織品領(lǐng)域已經(jīng)受到嚴(yán)格的限制。
聯(lián)苯胺的化學(xué)不穩(wěn)性和色譜特性制約著檢測(cè)方法的應(yīng)用。目前,水樣中的聯(lián)苯胺的檢測(cè)方法[1-3]包括LC-MS-MS[4]、HPLC[5-7]、GC-MS[8]等,還沒(méi)有有效的標(biāo)準(zhǔn)方法。LC-MS-MS法因儀器昂貴阻礙了其進(jìn)一步應(yīng)用。由于二甲苯烷二異氰酸酯在氣相條件下極易分解成聯(lián)苯胺,造成聯(lián)苯胺的假陽(yáng)性,并且聯(lián)苯胺在氣相條件中的色譜特性較差,所以GC-MS等氣相測(cè)定法并不能有效檢測(cè)聯(lián)苯胺。因此,液相測(cè)定法(如HPLC)成為聯(lián)苯胺的重要檢測(cè)手段,當(dāng)采用液相色譜測(cè)定聯(lián)苯胺時(shí),由于聯(lián)苯胺在空氣中極易氧化成聯(lián)苯醌(圖1),因此濃縮富集是影響聯(lián)苯胺液相法檢測(cè)的重要因素。
鑒于此,作者利用HLB固相萃取柱對(duì)水樣中的聯(lián)苯胺進(jìn)行富集,應(yīng)用HPLC法測(cè)定水樣中痕量聯(lián)苯胺,以期開(kāi)發(fā)具有良好重現(xiàn)性的簡(jiǎn)便測(cè)試方法,為聯(lián)苯胺的進(jìn)一步研究提供測(cè)試基礎(chǔ)。
圖1 聯(lián)苯胺的氧化
Fig.1 Oxidation of benzidine
1.1 試劑與儀器
甲醇、乙腈,色譜純,瑞典歐森巴克化學(xué)公司;聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥99%)。
液相色譜儀,日本日立公司;Zorbax SB-C18色譜柱,美國(guó)安捷倫公司;SCX、PCX、HLB固相萃取柱,中國(guó)安譜公司。
1.2 樣品處理
HLB固相萃取柱預(yù)先用10 mL甲醇活化,再以15 mL一級(jí)水調(diào)整。取1 000 mL水樣上清液,加入10 mol·L-1氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH≥12,以5 mL·min-1速度經(jīng)過(guò)HLB固相萃取柱進(jìn)行濃縮富集,用5 mL甲醇洗脫固相萃取柱,收集洗脫液,供色譜分析用。
1.3 色譜條件
色譜柱:Zorbax SB-C18(4.6 mm×250 mm,5 μm);流動(dòng)相:甲醇-0.02 mol·L-1磷酸二氫鉀(35∶65,體積比);流速1.0 mL·min-1;溫度40.0 ℃;進(jìn)樣量10 μL;檢測(cè)波長(zhǎng)254 nm。
2.1 檢測(cè)儀器的選擇
參照《水和廢水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)法》第21版,建立GC-MS檢測(cè)方法:1 L水樣放入2 L分液漏斗中,加入30 g NaCl,溶解后加入50 mL二氯甲烷,振蕩10 min,靜置5 min,將二氯甲烷相轉(zhuǎn)移至三角燒瓶中;再向分液漏斗中加入50 mL二氯甲烷,振蕩10 min,靜置分層,轉(zhuǎn)移合并二氯甲烷相;向二氯甲烷相中加入3 g無(wú)水硫酸鈉脫水干燥后,氮吹到3 mL;加入10 mL正己烷,氮吹并定容到1 mL,進(jìn)行GC-MS測(cè)定。圖2為聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)品的氣相色譜。
結(jié)果發(fā)現(xiàn),GC-MS檢測(cè)方法的加標(biāo)回收率偏低,可能是聯(lián)苯胺在空氣中濃縮時(shí)被氧化損失所致。聯(lián)苯胺假陽(yáng)性的存在增加了實(shí)驗(yàn)的不準(zhǔn)確率,而且聯(lián)苯胺在GC-MS的色譜特性也較差,因此,選擇HPLC法檢測(cè)聯(lián)苯胺。
圖2 聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)品的氣相色譜Fig.2 Gas chromatogram of benzidine standard
2.2 固相萃取柱的選擇
按1.2方法分別活化SCX、PCX、HLB固相萃取柱,按文獻(xiàn)[4-8]進(jìn)行洗脫,測(cè)定聯(lián)苯胺回收率,結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 不同類(lèi)型固相萃取柱的回收率
Tab.1 Recoveries of different types of solid-phase extraction columns
注:a表示5 mL 2%氨水-甲醇溶液洗脫;b表示未調(diào)節(jié)水樣pH值,pH=7;c表示調(diào)節(jié)水樣pH值,pH≥12。
由表1可知,SCX與PCX固相萃取柱的回收率相差較大,可能是硅膠基質(zhì)與聚苯乙烯/二乙烯苯基質(zhì)性質(zhì)不同所致;SCX與HLB固相萃取柱均可用于富集水樣中的聯(lián)苯胺,其中,HLB固相萃取柱的回收率最高達(dá)到68.1%,與文獻(xiàn)值[7]相近,滿足測(cè)定要求。因此,選取HLB固相萃取柱富集水樣中聯(lián)苯胺。
2.3 pH值的選擇
在酸性條件下,聯(lián)苯胺容易質(zhì)子化,回收率較低[5]。從表1可以看出,用HLB固相萃取柱富集水樣中聯(lián)苯胺時(shí),水樣的堿性大小對(duì)聯(lián)苯胺的回收率影響不大,但考慮到工業(yè)廢水一般呈酸性,所以采取調(diào)節(jié)pH值的測(cè)試方式,用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH≥12,使聯(lián)苯胺成分子狀態(tài),但聯(lián)苯胺在自由分子狀態(tài)下容易被氧
化成聯(lián)苯醌,因此,應(yīng)盡量減少與空氣的接觸,以保證較高的回收率。
2.4 流動(dòng)相的選擇
聯(lián)苯胺在流動(dòng)相中存在2種狀態(tài):分子狀態(tài)和離子狀態(tài),其轉(zhuǎn)換反應(yīng)式如下:
應(yīng)用反相高效色譜柱分離時(shí),質(zhì)子化聯(lián)苯胺出峰時(shí)間早,影響了測(cè)定的準(zhǔn)確性。為防止聯(lián)苯胺出峰時(shí)間過(guò)早和出現(xiàn)雙峰情況,本實(shí)驗(yàn)采用中性的甲醇作為流動(dòng)相,加入一定量的磷酸二氫鉀(0.02 mol·L-1)調(diào)節(jié)離子活度。實(shí)際應(yīng)用時(shí),可根據(jù)實(shí)際樣品的情況,適當(dāng)調(diào)節(jié)流動(dòng)相的pH值,保證聯(lián)苯胺在流動(dòng)相中保持分子狀態(tài)。
2.5 聯(lián)苯胺的高效液相色譜圖、標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限、回收率與精密度
將聯(lián)苯胺儲(chǔ)備液用甲醇稀釋成濃度(mg·L-1)分別為0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.0、2.0、4.0、5.0、10.0的聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)溶液,進(jìn)行HPLC測(cè)定,結(jié)果見(jiàn)圖3。
圖3 聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)品的高效液相色譜Fig.3 HPLC of benzidine standard(5.0 mg·L-1)
以峰面積(y)為縱坐標(biāo)、濃度(x)為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,其線性回歸方程為:y=34717x,相關(guān)系數(shù)為0.9990。根據(jù)3倍信噪比(S/N)計(jì)算聯(lián)苯胺的檢出限
(LOD)為0.1 mg·L-1。取一份經(jīng)檢測(cè)不含聯(lián)苯胺的水樣作為空白樣品,分別添加0.2 mg·L-1、0.8 mg·L-1、2.0 mg·L-1的聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)品,測(cè)得平均加標(biāo)回收率為55.5%~75.0%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.6%~5.7%。
2.6 實(shí)際應(yīng)用
采用HPLC法測(cè)定多個(gè)日常待測(cè)水樣,在最優(yōu)色譜條件下分析,均未檢出聯(lián)苯胺。
利用HLB固相萃取柱對(duì)水樣中的聯(lián)苯胺進(jìn)行富集,應(yīng)用HPLC法測(cè)定水樣中痕量聯(lián)苯胺。結(jié)果表明,聯(lián)苯胺在0~10.0 mg·L-1范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.6%~5.7%。該方法回收率較高,重現(xiàn)性好,能夠滿足日常水質(zhì)中聯(lián)苯胺的測(cè)定要求。
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版權(quán)聲明
《化學(xué)與生物工程》編輯部
Determination of Trace Benzidine in Water by High Performance Liquid Chromatography
LI Huan-yong1,LUO Jie-hong2
(1.AnalyticalandTestingCenter,JinanUniversity,Guangzhou510632,China;2.BeijingtestCo.,Ltd.,Guangzhou511400,China)
Firstly,aHLBsolid-phaseextractioncolumnwasusedtoenrichbenzidineinwater.ThentracebenzidinewasdeterminedbyHPLC(ZorbaxSB-C18aschromatographiccolumn,gradientelutionwithmethanol-potassiumdihydrogenphosphateasmobilephase,254nmasdetectionwavelength,quantifiedbyexternalstandardmethod).Resultsshowedthat,thelinearrelationshipwasbetterattherangeofbenzidineconcentrationfrom0mg·L-1to10.0mg·L-1,andtherelativestandarddeviationwas1.6%~5.7%.Thismethodisfastandeffective,andcanbeusedtodeterminationoftracebenzidineinwater.
benzidine;HLBsolid-phaseextractioncolumn;externalstandardmethod;HPLC
國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41576116)
2016-12-13
李煥勇(1985-),男,山西晉中人,工程師,研究方向:化學(xué)分析與儀器分析,E-mail:leb2828@126.com。
10.3969/j.issn.1672-5425.2017.04.016
O661.1 O657.72
A
1672-5425(2017)04-0068-03
國(guó)信息化建設(shè),擴(kuò)大本刊及作者知識(shí)信息交流渠道,本刊已被《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊
總庫(kù)》及CNKI系列數(shù)據(jù)庫(kù)、《萬(wàn)方數(shù)據(jù)——數(shù)字化期刊群》、《中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)(全文版)》、《臺(tái)灣華藝數(shù)據(jù)庫(kù)》等收錄。如作者不同意論文被收錄,請(qǐng)?jiān)趤?lái)稿時(shí)向本刊聲明,本刊將作適當(dāng)處理。
李煥勇,羅杰鴻.高效液相色譜法測(cè)定水樣中痕量聯(lián)苯胺[J].化學(xué)與生物工程,2017,34(4):68-70.