超高效液相色谱法快速测定空气中13种醛酮类化合物

2019-04-04

分析仪器 2019年2期

(温州市环境监测中心站，温州 325000)

醛酮类化合物是常见的空气污染物[1]，对人的眼睛、皮肤和呼吸道有着强烈刺激作用，而且甲醛和乙醛已被确认是致癌物或可疑致癌物，严重影响着人类的健康。另外，美国环保总署已经将醛酮类化合物列为臭氧产生的前体之一，因此对空气中醛酮类化合物检测方法的研究具有重要的意义。

空气中醛酮类化合物主要检测方法有光度法[2,3]、气相色谱法[4,5]、气相色谱质谱法[6]，高效液相色谱法[7-10]等。其中色谱法在灵敏度、分离度、简便度方面具有优势，应用越来越多。目前，国内外对醛酮类化合物检测的方法基本使用 DNPH 衍生化后用 HPLC 分离并用紫外检测，常规 HPLC 方法运行时间超过30 min，使用超高效液相色谱能保证分离度的同时大幅缩短分析时间。另外，分离柱一般选用C18柱，为了得到良好的分离效果，建议加入THF(四氢呋喃)，但是THF对色谱柱的伤害较大，且环境不友好。

本研究建立了超高效液相色谱分析环境空气中13种醛酮的方法。该方法基于选择RP18色谱柱，流动相不需要添加THF，可很好解决丙烯醛和丙酮不能分离的问题，并大大缩短了分析时间，将该方法用于实际样品的测定，结果令人满意。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

Agilent 1290II Infinity超高效液相色谱仪，带二极管阵列检测器，美国Agilent科技有限公司；Milli-Q Element纯水机，美国密理博公司；恒流气体采样器，崂应3072型，青岛崂山应用技术研究所。

色谱柱：BEH shield RP18 2.1mm×150mm×1.7μm；

标准溶液(混标)，13种醛酮-DNPH混合标准溶液(以醛、酮计每种化合物浓度均为10mg/L)，北京百灵威有限公司。

标准溶液配制：13种醛酮-DNPH混合标准溶液(以醛、酮计每种化合物浓度均为10mg/L)，用乙腈逐级稀释配制0.05mg/L～2.00 mg/L(浓度以醛酮计)。

乙腈(色谱纯)，上海安谱有限公司；

DNPH采样管：涂渍 DNPH 的填充柱采样管，350mg，上海安谱有限公司；

其他试剂均为分析纯。

1.2 样品采集与前处理

样品采集：样品采集由恒流气体采样器、采样导管、DNPH 采样管等组成，采样时空气中的醛酮类化合物与采样管涂渍的DNPH反应生成衍生物并被吸附，样品4℃以下冷藏，并于30日内测定。

样品前处理：加入乙腈洗脱采样管，让乙腈自然流过采样管，流向应与采样时的气流方向相反，并将洗脱液定容到5mL，取2mL到样品瓶中，盖紧瓶盖待测。

1.3 仪器条件

色谱柱流量：0.3mL/min；；DAD波长：360nm；柱温：30℃；梯度淋洗见表1。

表1 梯度淋洗条件

2 结果与讨论

2.1 色谱柱选择

以水和乙腈为流动相，选择extent C18和plus C18柱分离化合物，分离效果一般，丙烯醛和丙酮两种化合物分不开。经过多次试验，发现选择RP18柱能够很好的将丙烯醛和丙酮分离，其他化合物也能较好的分离，并用单标确认了每种化合物的保留时间。

2.2 淋洗液流速筛选

试验选择水和乙腈为流动相，通过调整水和乙腈的比例筛选梯度淋洗条件，并试验了0.2mL/min、0.3mL/min、0.4mL/min、0.5mL/min、0.6mL/min的流速，确定了0.3mL/min分离效果最佳，最终确定了1.3的色谱条件。

2.3 方法验证

将标准溶液逐级稀释，配制成0.05mg/L～2.00 mg/L(以醛酮的浓度计)的混合标准系列，在1.3条件下分别测定。以质量浓度为横坐标，对应的峰面积响应值为纵坐标绘制标准曲线，结果见表2，13种目标物标准溶液色谱峰见图1。

按照《环境监测分析方法标准制修订技术导则》(HJ 168—2010)中规定，配制0.01 mg/L混合标准溶液，在1.3条件下平行测定7次，根据MDL=t×S,t=3.143计算得出检出限，4倍的检出限为定量限，以气体采样体积50.0L来计算，实验得到方法检出限和定量限的结果见表2。由表2可知，方法检出限为0.004 μg/m3～0.014 μg/m3，定量限为0.016 μg/m3～0.056 μg/m3。

选择0.1mg/L和1.0mg/L质量浓度水平的样品，在1.3条件下做精密度实验平行测定6次，计算其平均值及相对标准偏差，结果见表3, 上述13种醛酮类有机物6次试验结果的RSD为0.07%～0.90%，精密度良好。

在空白采样管中加标的方式测试加标回收试验，加标理论浓度为0.1mg/L,在1.3条件下测定，平行试验2次，结果见表4。由表4可知，上述13种醛酮类有机物的加标回收率范围为70%～120%。

表2标准曲线与方法检出限

化合物保留时间t(min)回归方程相关系数r方法检出限ρ(μg/m3 )定量限ρ(μg/m3 )甲醛-DNPH4.78y=508x+7.710.99930.0060.024乙醛-DNPH5.62y=369x+4.650.99930.0040.016丙酮-DNPH6.55y=285x+4.270.99930.0120.048丙烯醛-DNPH6.87y=328x+5.010.99920.0080.032丙醛-DNPH7.24y=288x+4.410.99920.0080.032丁烯醛-DNPH8.42y=243x+3.670.99930.0060.024丁酮-DNPH8.60y=222x+3.410.99930.0060.024甲基丙烯醛-DNPH8.92y=251x+3.870.99930.0040.016丁醛-DNPH9.08y=243x+3.840.99930.0100.040苯甲醛-DNPH10.77y=170x+2.570.99930.0120.048戊醛-DNPH11.44y=199x+3.150.99930.0120.048间甲基苯甲醛-DNPH12.70y=144x+1.240.99970.0140.056己醛-DNPH13.22y=171x+2.710.99920.0100.040

图1 13种醛酮类有机物的色谱峰1.甲醛-DNPH；2.乙醛-DNPH；3.丙酮-DNPH；4.丙烯醛-DNPH；5.丙醛-DNPH；6.丁烯醛-DNPH；7.丁酮-DNPH；8.甲基丙烯醛-DNPH；9.丁醛-DNPH；10.苯甲醛-DNPH；11.戊醛-DNPH；12.间甲基苯甲醛-DNPH；13.己醛-DNPH

化合物浓度ρ( mg·L-1)测定均值ρ( mg·L-1)RSD(%)甲醛-DNPH0.100.0990.511.000.9910.21乙醛-DNPH0.100.1000.601.000.9970.09丙酮-DNPH0.100.1000.501.000.9940.13丙烯醛-DNPH0.100.1000.601.000.9950.13丙醛-DNPH0.100.1000.401.000.9950.08丁烯醛-DNPH0.100.1000.501.000.9960.12丁酮-DNPH0.100.1000.601.000.9920.10甲基丙烯醛-DNPH0.100.1000.401.000.9930.17丁醛-DNPH0.100.1000.201.000.9920.14苯甲醛-DNPH0.100.1000.801.000.9970.17戊醛-DNPH0.100.1000.601.000.9950.14间甲基苯甲醛-DNPH0.100.1000.901.000.9960.12己醛-DNPH0.100.1000.501.000.9940.07