双浊点萃取-毛细管电泳法测定天然水中酚类化合物的研究

高国芳, 范哲锋*

(山西师范大学化学与材料科学学院，山西临汾 041004)

酚类化合物是水中的重要污染物，具有较大的毒性，因而受到了人们的普遍关注。酚类化合物在天然水中含量较低，不易被分析仪器直接检测，故测定前需对样品进行分离和富集[1]。目前常用的富集方法有液-液萃取[2]、固相(微)萃取[3,4]、分散液相微萃取[5]、浊点萃取[6]等。双浊点萃取(Dual-Cloud Point Extraction,dCPE)是近几年出现的一种新型液-液萃取技术，具有以下优点：(1)使待测物溶于水相，降低了表面活性剂的粘度,便于使用毛细管电泳[7 - 10]和原子光谱[11 - 14]等仪器检测；(2)两次浊点萃取经历两次分离富集，纯化了目标分析物，减少了干扰成分和杂质的影响；(3)整个操作简单快速，便于样品制备；(4)试剂的毒性和污染小，使萃取过程更绿色环保。Yin[7]和Wei等[10]利用双浊点萃取-毛细管电泳法分别测定了汞和苯酚；Chen等[11]利用双浊点萃取-原子发射光谱法测定了几种金属离子，都取得了满意的结果。

本文采用Triton X-114为萃取剂，NaOH为反萃取剂，建立了双浊点萃取-毛细管电泳法测定天然水中苯酚、2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-Trichloraphenol,2,4,6-TCP)和邻硝基苯酚(2-Nitrophenol,2-NP)的新方法，取得了满意的结果。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

CL1020高效毛细管电泳仪(北京彩陆科学仪器有限公司)，配有紫外检测器；弹性石英毛细管(河北永年光纤厂)：50 cm×75 μm i.d.，有效长度41 cm；pHS-3C型酸度计(上海伟业仪器厂)；TDZ5-WS型离心机(湖南赛特湘仪器厂)。

苯酚、2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)、邻硝基苯酚(2-NP)、硼砂、Na3PO4、NaOH均为分析纯试剂；甲醇为色谱纯；实验中所有其他试剂均为分析纯。实验用水为二次蒸馏水(Milli-Q超纯水系统)。

1.2 标准溶液的配制及样品预处理

配制浓度为1 000 μg/mL的苯酚、2,4,6-TCP、2-NP的标准储备液，保存在棕色瓶，置于冰箱4 ℃保存。实验所需一系列浓度的标准溶液均由标准储备液逐级稀释而成。称取4.0 g Triton X-114于100 mL二次水中配制成4.0%(m/V)的储备溶液。进样之前，所有的溶液都需用0.45 μm的滤膜过滤并超声脱气。

水样取自当地的自来水和河水。用0.45 μm的滤膜过滤，HCl调节pH值为2.0，于冰箱4 ℃保存。

1.3 电泳条件

毛细管活化：用甲醇、0.1 mol/L NaOH、0.1 mol/L HCl、二次水、电泳缓冲溶液依次冲洗30 min。每两次运行之间，分别用二次水、缓冲溶液冲洗5 min。缓冲溶液：10 mmol/L硼砂-Na3PO4(pH=9.8)；重力进样：20 cm×15 s；分离电压18 kV；检测波长210 nm。

1.4 实验方法

取10 mL标准溶液或样液于15 mL离心管，分别加入350 μL 4.0% Triton X-114、0.4 g NaCl，用0.1 mol/L HCl调节pH值为2.0，震荡混匀，置于40 ℃恒温水浴加热10 min，在3 500 r/min下离心10 min，分相后的溶液在冰浴中冷却5 min，以增强表面活性剂富集相的黏性。移去上层水相，向富集相加入200 μL pH值为13.0的NaOH溶液，摇匀后置于25 ℃恒温水浴加热10 min，在3 500 r/min下离心10 min，使被分析物反萃取到水相，将得到的水相直接注入毛细管电泳仪进行分析。

2 结果与讨论

2.1 电泳分离条件的选择

通过标准溶液对毛细管电泳分离酚类化合物的条件进行了优化。对缓冲溶液的类别、浓度、pH值和电泳的操作电压进行了考察。图1为三种分析物经过双浊点萃取之后的电泳图，通过优化得到的电泳分离条件,能满足苯酚、2,4,6-TCP和2-NP在6 min内达到基线分离。

2.2 萃取条件的优化

图1 分析物通过dCPE之后的电泳图Fig.1 Electropherograms of three analytes after dCPE1.Phenol；2.2,4,6-trichlorophenol；3.2-nitrophenol；c=2.0 μg/mL.

2.2.1表面活性剂的种类和浓度的影响表面活性剂的种类和浓度决定了萃取分离的效果和相体积的大小。为寻找能够有效地对溶液中酚类化合物进行分离和富集的表面活性剂，考察了Triton X-114、Triton X-100、Tween 20和Tween 80四种表面活性剂对酚类化合物的萃取率的影响，结果发现Triton X-114效果最好。研究了Triton X-114浓度对萃取率的影响，结果见图2。由图2可知，当Triton X-114浓度达到0.14%(m/V)时,萃取率达到最大，随着浓度的增大，富集相的体积增大，萃取率开始下降，因此，选择Triton X-114的浓度为0.14%。

2.2.2萃取相和反萃取相pH值的影响实验所选择的3种酚类化合物为弱酸性有机物，在碱性条件下易形成盐而溶于水，难于进入胶束相而影响分离效果，因此溶液的pH值应小于5.0。本实验分别加入200 μL不同浓度的HCl调节溶液的酸度，进而考察酸度对萃取率的影响，结果见图3。由图3可知随着萃取体系pH值的增加萃取率逐渐增大，但当pH值高于2.0后，萃取率开始下降，所以选择萃取体系的pH值为2.0。

在第二次浊点萃取富集过程中，通过加入200 μL不同浓度的NaOH溶液，使胶束相中含有的待测物被反萃取到水相。结果表明，随着NaOH溶液浓度的增加，萃取率增大，pH值为13.0时，萃取率保持不变，故选择反萃取体系的pH值为13.0。

2.2.3盐浓度的影响盐可以加速表面活性剂溶液的相分离。它可使胶束相中氢键断裂脱水，从而降低浊点温度，同时减少胶束相体积并改变水相的密度从而影响分相速度。选择NaCl作添加剂，考察其不同浓度对萃取率的影响，结果显示萃取率随着NaCl浓度的增加而不断增大，但当浓度高于4.0%(m/V)后，萃取率开始下降，故选用NaCl的浓度为4.0%。

图2 Triton X-114浓度对萃取率的影响Fig.2 Effect of concentration of Triton X-114 on the extraction efficiencya.Phenol；b.2,4,6-TCP；c.2-NP；pH=2.0；0.4 g NaCl；40 ℃；10 min.

图3 pH对萃取率的影响Fig.3 Effect of pH on the extraction efficiencya.Phenol；b.2,4,6-TCP；c.2-NP；0.4 g NaCl；0.14%(m/V) Triton X-114；40 ℃；10 min.

2.2.4平衡温度和平衡时间的影响由于在水溶液中Triton X-114以水合形式存在，因此温度升高到浊点温度时，Triton X-114中亲水基团的水化作用降低，使表面活性剂与水之间氢键断裂，导致胶束聚集数迅速增加，体系胶束相体积减少，疏水性物质的萃取率增大。研究了不同平衡温度对萃取率的影响，实验结果显示当平衡温度达到40 ℃时，各个化合物的萃取率达到最大。故实验第一次浊点萃取的平衡温度为40 ℃。第二次浊点萃取即反萃取过程，因加入NaOH溶液使含Triton X-114溶液的浊点温度降低至25 ℃，故反萃取时的平衡温度为25 ℃。

在恒温水浴中分别改变平衡时间5～50 min。10 min时各个酚类化合物的萃取率达到最大；时间过长，导致浊点萃取向相反方向变化，表面活性剂相又慢慢消失。因此选择平衡时间为10 min。

2.2.5离心时间的影响离心控制着相分离过程，是一个关键步骤。当分离时间超过10 min后萃取率保持不变，说明表面活性剂富集相已完全转移到离心管的底部，因此，离心时间确定为10 min。

2.3 分析性能

取3种酚类化合物的标准储备液，经稀释后配制成一系列浓度的混合标准工作液，按照上述最佳萃取条件以及电泳条件进行分析，测定其线性范围、精密度和检出限等参数，结果见表1。精密度是通过平行3次萃取测定浓度为2.0 μg/mL标准溶液而得，检出限(LOD)以3倍的信噪比(S/N=3)计算而得，富集因子是富集前的线性方程的斜率与富集后线性方程的斜率之比。

表1 dCPE法的各种分析数据

2.4 样品的分析检测

取自当地的两种水样样品，按1.4的方法没有检测出上述3种酚类化合物。分别向其中添加两种不同浓度的酚类标准溶液，对水样进行回收率试验，结果见表2。

表2 实际样品的回收率

3 结论

实验结果表明，用Triton X-114作萃取剂，双浊点萃取-毛细管电泳法检测天然水中苯酚、2,4,6-TCP和2-NP取得了满意的结果。这种方法具有较宽的线性范围和较高的灵敏度，回收率高，消除了表面活性剂在进样和分离过程中对毛细管的影响，样品基质的干扰有所下降，试剂的毒性和污染较少，使萃取过程更绿色环保。