气相色谱法同时测定混合溶液中7种硝基苯

郭波，郑鹏，路铭慧，许思思，黄春荣，吕尚

（1.山东省计量科学研究院，济南 250014 ； 2.山东农业大学，山东泰安 271018； 3.山东省环科院环境工程有限公司，济南 250013）

硝基苯（nitrobenzene，NB）指苯分子中一个氢原子被硝基取代而生成的化合物，为无色或淡黄色的油状液体，具有类苦杏仁的特殊气味。硝基苯作为一种重要的化工材料的中间体，广泛应用于制药、燃料、杀虫剂、印染、地板材料等行业［1–2］。硝基苯具有较强的毒性，人大量吸入其蒸汽或皮肤沾染，可引起急性中毒，并引起头痛、恶心、呕吐等，对生物体有可疑致突变性和致癌性，能够引起神经系统异常症状，是一种剧毒化学品，被列为优先控制的环境污染物［3］。

目前主要使用气相色谱法对硝基苯进行检测定值［4］，但由于缺乏多种硝基苯同时检测方法，需逐一检测单一成分，导致实验时间长，效率低，且会引入不确定的误差，影响实验结果。因此建立硝基苯混合溶液分析方法，具有重要意义［5–6］。笔者在现有硝基苯化合物检测方法基础上，采用Rtx–5MS型毛细管气相色谱柱建立了同时检测邻硝基氯苯、间硝基氯苯、对硝基氯苯、邻二硝基苯、间二硝基苯、对二硝基苯、2，4-二硝基氯苯7种硝基苯的气相色谱方法。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

气相色谱仪：2010QP–Ultra型，配有FID检测器，日本岛津公司。

电子天平1：AE200型，感量值为0.1 mg，瑞士梅特勒公司。

电子天平2：CPA225D型，感量值为0.01 mg，美国赛多利斯公司。

甲醇：色谱纯，美国默克公司。

邻硝基氯苯：质量分数为99%，上海麦克林化学试剂公司。

间硝基氯苯：质量分数为99%，河南省标物生物科技有限公司。

对硝基氯苯：质量分数为99.5%，上海麦克林化学试剂公司。

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邻二硝基苯：质量分数为99%，美国默克公司。

间二硝基苯：质量分数为99%，河南省标物生物科技有限公司。

对二硝基苯：质量分数为99%，日本东京化成株式会社。

2，4-二硝基氯苯：质量分数为99%，西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 溶液制备

称量托、药匙、容量瓶等器具洗净烘干备用，试验前将高纯硝基苯类试剂放在干燥器中干燥两天，备用。根据配制体积和7种高纯硝基苯类溶液纯度，计算7种硝基苯类溶液的称量质量（mg）。分别称量邻二硝基苯、间二硝基苯、对二硝基苯、邻硝基氯苯、间硝基氯苯、对硝基氯苯和2，4-二硝基氯苯0.050 50、0.050 30、0.050 44、0.050 82、0.050 70、0.050 62、0.051 30 g，使用甲醇溶解后转移至250 mL容量瓶定容。配制的甲醇中7种硝基苯混合溶液中邻二硝基苯、间二硝基苯、对二硝基苯、邻硝基氯苯、间硝基氯苯、对硝基氯苯、2，4-二硝基氯苯的质量分数分别为200.6、200.0、200.4、202.0、202.2、202.0、204.2 μg／mL，将配制好的甲醇中7种硝基苯类物质标准溶液充分混匀后静置，于4 ℃冰箱冷藏贮存。

7种硝基苯类混合工作溶液：分别移取1、5、10、15、20 mL上述混合标准溶液至20 mL容量瓶中，使用甲醇定容，混匀后得到浓度为10、50、100、150、200 μg／mL的系列混合工作溶液。

1.2.2 仪器工作条件

色谱柱：Rxt–5MS型毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm，日本岛津公司）；柱流量：1.10 mL／min；进样体积：2.0 μL；进样口温度：260 ℃；温度程序：初始温度为60 ℃，保持3 min，以10.0 ℃／min升温速率升温至180 ℃，保持10 min；分流比：1∶49。

2 结果与讨论

2.1 色谱柱的选择

Rxt–5MS型色谱柱为弱极性色谱柱，其固定相由5%二苯基与95%二甲基聚硅氧烷交联、键合而成，其热稳定性可达360 ℃，其合成与键合工艺比含5%苯基的一般聚合物色谱柱有更一步的改进。实际应用中，大部分化合物的残留小分子杂质与和低相对分子质量碎片都可以被Rtx–5MS型色谱柱的固定相聚合物排除，使化合物能获得一个低流失性的紧凑单峰。其广泛应用于各种硝基苯类气相色谱检测中，因此本研究中选择Rxt–5MS型色谱柱。

2.2 程序升温速率的选择

根据每种硝基苯独立测定方法，选择程序升温范围为80～120 ℃，在此基础上，考察不同升温速率对于间硝基氯苯保留时间及7种硝基苯化合物之间最小分离度的影响，结果见表1。

表1 升温速率试验结果

升温速率为10 ℃／min时，满足色谱峰完全分离（分离度大于1.5）的要求，同时兼顾快速分析效率，25 min即可完成7种硝基苯的检测。选定条件下7种硝基苯类混合溶液色谱图见图1。

图1 7种硝基苯类物质混合溶液色谱图

2.3 出峰规律的影响因素

气相色谱的出峰受到多种参数的影响，除了实验参数外，样品的物理化学性质对极性化合物的保留时间有很大影响。影响样品保留时间及分离选择性主要因素有熔点、沸点、闪点和密度等，保留时间与理化性质试验数据列于表2，各保留时间与理化性质的关系图见图2～5。

表2 7种硝基苯类物质的保留时间及理化性质

图2 硝基苯类物质气相色谱保留时间与沸点关系图

图3 硝基苯类物质气相色谱保留时间与闪点关系图

图4 硝基苯类物质气相色谱保留时间与密度关系图

图5 硝基苯类物质气相色谱保留时间与熔点关系图

根据图2～5可知，硝基苯类混合溶液中各样品组分的出峰顺序与沸点和闪点高度正相关［7–10］，说明物质的沸点和闪点对各组分出峰时间有显著影响；与密度相关性不强，而熔点对出峰时间基本没有影响［11–14］。

2.4 线性方程与检出限

对1.2.1种配制的5种质量浓度的硝基苯系列工作溶液进行测定，以各组分的质量浓度为横坐标（x）、色谱峰面积（y）为纵坐标，进行线性分析，计算其线性方程及相关系数，以3倍信噪比对应的质量浓度为检出限。各组分的线性范围、线性方程、相关系数及检出限列于表3。

表3 7种硝基苯类物质的线性方程、相关系数及检出限

由表3可知，在质量浓度为10～200 μg／mL范围内，7种硝基苯物质的线性相关系数均大于0.999，检出限为0.003～0.007 μg／mL，检测方法满足定量分析要求。

2.5 方法精密度试验

取10 mL 1.2.1中配制的标准溶液置于20 mL容量瓶中，加甲醇配制成质量浓度为100 μg／mL的样品溶液，在1.2.2的测定条件下，重复测定11次，结果列于表4。

由表4可知，该检测方法测定7种硝基苯物质的相对标准偏差为0.4%～0.7%，满足常规监测项目质量控制指标方法的要求［11］。

表4 精密度试验结果

2.6 加标回收试验

准确量取1.2.1中配制的200 μg／mL混合标准溶液0.5、1、1.5 mL于20 mL容量瓶中，用甲醇定容并混匀，配制成浓度为5、10、15 μg／mL的系列溶液进行加标试验，每个浓度平行测定6次，计算测定值、回收率及相对标准偏差，结果列于表5。

表5 7种硝基苯加标回收实验结果

由表5可知，7种硝基苯化合物平均回收率为95.7%～101.4%，测定值的相对标准偏差为0.62%～4.03%（n=6），表明本分析方法精密度、准确度均较高，满足定量分析方法要求。

3 结语

建立了邻二硝基苯、间二硝基苯、对二硝基苯、邻硝基氯苯、间硝基氯苯、对硝基氯苯和2，4-二硝基氯苯7种硝基苯化合物的气相色谱分析方法。同时考察了7种硝基苯化合物保留时间与其理化性质的相关性，各溶液的沸点对其影响最大，闪点和密度有一定影响，熔点对出峰时间基本没有影响。本方法测量精密度和准确度满足分析方法要求，为环境中硝基苯类化合物的检测提供技术参考。