液液萃取-气相色谱法测定水中硝基苯类化合物

薛智凤 胡智杰 杨 春 侯 莎 王高红

(陕西省地质调查院实验中心 ， 西安 710000)

硝基苯类化合物广泛应用于生产染料、香料、炸药等有机合成工业，水中存在的硝基苯类物质会影响水体的自净你能力，该类化合物在水中具有极高的稳定性[1]，很难被生物降解[2]，且毒性大，有致癌、致畸、致突变风险，严重危害人类健康[3]。目前水中硝基苯类化合物的测定主要采用气相色谱法和气相色谱-质朴法，样品前处理方法主要有液液萃取、固相萃取、固相微萃取等[4]。气相色谱-质朴法测定水中硝基苯类化合物，使用的试剂均有一定的毒性，对健康具有潜在的危害，而固相萃取和固相微萃取处理时间较长且不经济。

本实验以二氯甲烷作为萃取剂，采用液液萃取气相色谱法对生活污水中硝基苯类化合物进行测定，以HP-5毛细管色谱柱进行分离，氢火焰离子化检测器进行检测，以保留时间定性，外标标准曲线定量(各组分浓度对对应峰面积值)。该方法分析时间短，准确度好(8种硝基苯类化合物加标回收率为81%～112%)，精密度高(RSD均小于15%)。同时对萃取条件(PH值、萃取次数、萃取时间)进行了优化。

1 实验部分

1.1 实验原理

气相色谱是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离。其原理是待分析样品汽化后被惰性气体带入色谱柱，化合物的分子受到柱壁或柱中填料的吸附，与固定相发生相互作用做相对运动，在色谱柱中由于样品中各组分的沸点、极性或吸附性能不同，不同物质受到的吸附强度不同，相互作用的大小强弱也有差异，在固定相、流动相间具有不同的分配系数，分子通过色谱柱的速率不同，化合物在两相中经反复多次地分配，在固定相中的滞留时间不同，从而按先后顺序从固定相中流出。各组分分离开来后进入检测器产生相应的信号转化为电信号输出，电信号大小与被测组分的量或浓度成正比。

1.2 试剂及要求

8种硝基苯类化合物混合标准溶液(北京曼哈格生物科技有限公司):1000μg/mL；二氯甲烷(Grace chemical technology co.LTD)：色谱纯、无水硫酸钠(天津市科密欧化学试剂有限公司)：优级纯。

1.3 仪器及设备

Agilent 7890GC气相色谱仪：具氢火焰离子化检测器、Agilent 7693自动进样器、 Agilent HP-5色谱柱；RE52A旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)；MTN-5800A氮吹仪(天津奥特赛恩斯仪器有限公司)；100μL、10μL微量注射器。

1.4 色谱条件

柱温：60℃保持4min，以20℃/min升温至220℃，保持3min；FID检测器温度：250℃；气化室温度：230℃；载气流量：1mL/min；氢气流量：30mL/min；空气流量：400mL/min；尾吹气20mL/min；进样方式：不分流进样；进样量：1.0μL。

1.5 实验方法

取500mL水样，加入25mL二氯甲烷，震荡3min，静置3min后，收集下层萃取液。重复萃取一次，合并萃取液，经无水硫酸钠脱水用旋转蒸发仪浓缩至1mL[5]，上机进行分析测试。

2 萃取条件的优化

2.1 PH值对回收率的影响

同时取3组500mL的水样，分别加入盐酸和氢氧化钠水溶液，调节水样PH值依次为4.0、6.0、7.0、8.0、10.0，萃取浓缩后，进行分析。实验表明，酸碱强度对萃取回收率影响很小，因此本实验中萃取条件选择中性条件。

2.2 萃取次数及萃取时间对回收率的影响

25mL二氯甲烷，分2次对500mL水样进行萃取，收集下层萃取液。再重复萃取一次，合并萃取液，上机进行分析测试。实验结果表明萃取剂分两次萃取，目标物质的回收率在81%～112%(表3)，准确度能达到实验要求，效果明显好于1次萃取的结果，因此本实验中选择 25mL二氯甲烷分2次萃取。萃取中对水样震荡3min多次放气后，对水样分别静置2min、3min、4min后，重复萃取一次对萃取液进行分析，各目标物质的回收率分别为60%～120%、70%～130%、80%～136%，静置3min水相与有机相两相已完全分层，目标物质回收率能满足准确度要求，因此实验中选择3min为萃取静置 时间。

3 实验结果与分析

3.1 标准曲线的绘制

分别取0、2、5、10、15、20、100μL的8种硝基苯类化合物混合标准溶液至7个2mL的样品瓶中，用二氯甲烷将其稀释成质量浓度为0、2、5、10、15、20及100μg/mL的标准系列。在上述色谱条件下进行分析，根据各组分质量浓度和峰面积(或峰高)绘制标准曲线，8种化合物标准曲线线性相关性良好，方程相关系数最低为1,3,5-三硝基甲苯(0.9984)。进一步按照与绘制标准曲线相同的色谱条件和步骤，测定试样浓度，以保留时间定性，对应峰面积值定量。取500mLⅡ级去离子水，按方法检出限2～5倍的量加入8种硝基苯类化合物混合标准溶液制备水样，经过前处理后对样品进行不小于7次的平行测定，根据测定结果计算标准偏差，按式(1)计算方法检出限，检出限的4倍值为检出下限，结果见表1。

表1 标准曲线回归方程、相关系数 mg/L

MDL=t(n-1,0.99)×S

(1)

式中：n为样品测定次数；t为自由度为n-1，置信度为99%时的t分布，7次平行测定时t=3.143；S为7次平行测定时的标准偏差。

结果表明个化合物的检出限、测定下限、标准曲线相关系数均符合环境部最新标准HJ 592-2010标准限值要求。

3.2 色谱柱分离效果

在上述所给的色谱分析条件下，取8种硝基苯类化合物混合标准溶液进样分析，各化合物的保留时间分别为8.806、9.464、9.769、9.908、11.584、12.034、12.972和13.073(图1)，由图1可知，在上述色谱条件下，14min内可完成测定过程，8种硝基苯类化合物有分离，分离效果较好，峰形良好。

图1 8种硝基苯类化合物标准色谱图

3.3 精密度的测定

以某一浓度混合标准溶液在同一条件下连续进样7次，测定8种硝基苯类化合物的精密度，结果表明，8种硝基苯类化合物浓度的测定结果相对标准偏差(RSD)为1.1%～2.8%，小于15%，精密度好(表2)。 在相同色谱条件下，对8种硝基苯类化合物混合标准样品进行测定，结果表明所测8种化合物浓度均在范围内。

表2 8种硝基苯类化合物的精密度 (t=3.143) mg/L

3.4 加标回收率

对所采的4个点位的生活污水，按实验方法进行分析，对8种硝基苯化合物的检测结果均为未检出，对其中一个点位水样进行加标回收实验。取500mL待测水样加入浓度为200μg/mL的混合标准溶液60μL，同时做3组平行，测定其浓度，计算加标回收率。再取500mL待测水样加入75 μL混合标准溶液，同时做3组平行，测定其浓度，计算两梯度三平行加标实验回收率。8种硝基苯类化合物浓度的测定结果及加标回收率为81%～112%，结果见表3 。

表3 8种硝基苯类化合物的准确度 mg/L

以二氯甲烷作为萃取剂，采用液液萃取气相色谱法对生活污水中硝基苯类化合物进行测定，以HP-5毛细管色谱柱进行分离，氢火焰离子化检测器进行检测，以保留时间定性，外标标准曲线定量(各组分浓度对对应峰面积值)。该方法分析时间短，准确度好(8种硝基苯类化合物加标回收率介于81%～112%)，精密度高(RSD均小于15%)。同时对萃取条件进行了优化，实验结果表明酸碱强度对萃取回收率影响很小，本实验中萃取条件可选择中性条件；萃取剂分2次萃取待测水样进行萃取，效果明显好于1次萃取的结果，目标物质的回收率、准确度均能达到实验要求，萃取中水样静置时间选择3min，水相与有机相两相已完全分层，目标物质回收率能满足准确度要求。