固相萃取-气相色谱法测定水中20 种酚类化合物

2022-06-28彭礼枚谭丽君蒋建军向勇

化学分析计量 2022年6期

彭礼枚，谭丽君，蒋建军，向勇

[1.广电计量检测(湖南)有限公司，长沙 410000； 2.中国电建集团中南勘测研究院有限公司，长沙 410000]

环境中酚类化合物主要来源于石油化工、塑料制造、颜料合成、制药、造纸等工业污水排放沉积。酚类化合物属于毒性很强的有机污染物，大多数硝基酚有致突变作用，酚的甲基衍生物不仅致畸，而且致癌，酚类化合物的毒性随着芳环上取代程度的增加而增大。由于工业污水中酚类物质的存在，使地表水体极易受到污染[1-2]，因此研究水中酚类物质的检测方法具有重要意义。目前酚类化合物的提取方法主要有溶剂萃取法、蒸馏法、衍生法、固相萃取法等[3-4]，检测方法主要有气相色谱法[5]、气相色谱-质谱法[6-10]、液相色谱法[11-14]、分光光度法[15-16]等。溶剂萃取法试剂用量大，重复性差；衍生化处理，操作复杂，测量误差大；蒸馏法处理酚类化合物仅限于可挥发性酚类，可以测定的酚类化合物种类有限；固相萃取法相比前几种样品处理方法具有试剂用量少，可批量处理样品，既可富集，又能去除杂质等优点。目前现有测定水中酚类类化合物的方法中一次最多可同时测定18 种酚类物质[6]，笔者建立一种固相萃取-气相色谱法测定水中酚类化合物的检测方法，该方法可同时测定20 种酚类化合物，具有快速，准确，高效，精密度好的优点，可用于地表水中酚类物质的筛查和定量。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

气相色谱仪：7890B 型，美国安捷伦科技有限公司。

固相萃取柱：HLB 柱，6 mL(1 000 mg)，上海迪马科技有限公司。

电子天平：MS105 du 型，感量为0.01 mg，梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司。

21 种酚类化合物混合标准溶液：苯酚、邻氯苯酚、邻甲酚、对间甲酚、邻硝基苯酚、2，4-二甲基苯酚、2，4-二氯苯酚、2，6-二氯苯酚、4-氯-3-甲酚、2，4，6-三氯苯酚、2，4，5-三氯苯酚、2，4-二硝基酚、对硝基苯酚、2，3，4，6-四氯酚、2，3，4，5-四氯酚、2，3，5，6-四氯酚、2，4-二硝基邻甲酚、五氯酚、地乐酚、消满酚、4，6-二硝基邻甲酚的质量浓度均为1 000 mg/L，编号为80011 JA，常州市坛墨质检科技股份有限公司。

正己烷、丙酮、二氯甲烷、甲醇、乙酸乙酯：均为色谱纯，美国默克试剂公司。

氮气：纯度(体积分数)为99.999%，长沙赛众特种气体有限公司。

实验用水为一级超纯水。

待测样品：东莞石马河流域地表水。

1.2 溶液配制

20 种酚类化合物混合标准使用液：苯酚、邻氯苯酚、邻甲酚、对间甲酚、邻硝基苯酚、2，4-二甲基苯酚、2，4-二氯苯酚、2，6-二氯苯酚、4-氯-3-甲酚、2，4，6-三氯苯酚、2，4，5-三氯苯酚、2，4-二硝基酚、对硝基苯酚、2，3，4，6-四氯酚、2，3，4，5-四氯酚、2，3，5，6-四氯酚、2，4-二硝基邻甲酚、五氯酚、地乐酚、消满酚的质量浓度均为100.0 mg/L，准确移取21 种酚类化合物混合标准溶液1.00 mL 于10.0 mL 容量瓶中，用甲醇定容至标线，混匀。

20 种酚类化合物系列混合标准工作溶液：分别移取0.05、0.1、0.2、0.5、1.0 mL上述20种酚类化合物混合标准使用液于5 只10.0 mL 容量瓶中，用甲醇定容至标线，配制成20 种酚类化合物的质量浓度均分别为0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 mg/L的系列混合标准工作溶液。

1.3 色谱条件

色谱柱：HP-5柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm，美国安捷伦科技有限公司)；柱温箱升温程序：初始温度为80 ℃保持1 min，然后以10 ℃/min升温至250℃，保持10 min；载气：氦气，流量为1.0 mL/min(恒流)；进样口温度：260 ℃；进样方式：不分流进样；检测器：火焰离子化检测器。

1.4 样品处理

取待测水样1 000 mL，加入3.5 g/L 的硫代硫酸钠溶液1 mL，去除余氯，加入磷酸调节pH 值为3左右。先用5 mL 甲醇活化固相萃取小柱，样品以5 mL/min 流量经过活化好的固相萃取小柱，富集过程中始终保持1 cm 液面高度，富集完成后，用5 mL乙酸乙酯洗脱，洗脱液经旋蒸浓缩，用乙酸乙酯定容至1.0 mL，待测。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件选择

进样口温度为260 ℃时，即能保证目标化合物完全气化，又不至于因温度过高而分解，可达到最佳的气化效果，故选择进样口温度为260 ℃。

分别考察载气流量为0.8、1.0、1.2 mL/min条件下色谱峰的出峰时间和色谱峰形。结果表明，当载气流量为0.8 mL/min 时，出峰时间较长；当载气流量为1.2 mL/min 时，有部分组分没有完全分开；当载气流量为1.0 mL/min 时，各组分能较好分开，分析时间也有所缩短，故选择载气流量为1.0 mL/min。

酚类化合物属于弱极性化合物，选择HP-5 弱极性毛细管柱[6]能达到较好的分离效果。

分别考察升温速率为5、10、20 ℃/min 条件下色谱峰的分离效果。结果表明，当色谱柱升温速率为20 ℃/min 时，目标物色谱峰重叠；当升温速率为5 ℃/min 时，色谱峰形变宽，分离效果差；当升温速率为10 ℃/min 时，20 种酚类化合物能有效分离，因此选择升温速率为10 ℃/min。

在选定的1.3 色谱条件下，20 种酚类化合物混合标准溶液(10.0 mg/L)的色谱图如图1 所示。由图1 可知，在优化的仪器工作条件下，各组分均能得到充分气化，20 种酚类化合物分离效果良好。

图1 酚类混合标准溶液(10.0 mg/L)色谱图

2.2 净化柱选择

分别考察PLS 柱、HLB 柱、Florisil 柱和Silica柱4 种固相萃取柱[17-19]对目标物的净化效果。将20 种酚类化合物标准溶液加入空白水样中，经不同的固相萃取柱洗脱、浓缩，用乙酸乙酯定容至1.0 mL，在1.3 色谱条件下进样测定，计算采用不同萃取小柱时各待测化合物的回收率。结果表明，采用Florisil柱时20种酚类化合物的回收率为32.4%～65.2%，Silica 柱的回收率为28.9%～67.3%，PLS 柱的回收率为56.9%～85.4%，HLB 柱属于亲水亲油平衡萃取柱，具有水可浸润性，可耐受极端pH条件，采用HLB 柱时，20 种酚类化合物的回收率均可达到90%以上，大于其它几种萃取柱，因此选择HLB 柱作为净化柱。

2.3 洗脱溶剂选择

固定其它试验条件，分别考察正己烷、乙酸乙酯、丙酮、甲醇、二氯甲烷、正己烷-二氯甲烷(体积比1∶1)[18]5 种溶剂的洗脱效率[4]，计算采用不同洗脱溶剂时各待测化合物的回收率。结果表明，以正己烷为溶剂时洗脱效果最差，20 种酚类化合物的回收率为19.5%～46.7%；以丙酮为溶剂时，20 种酚类化合物的回收率为35.6%～67.5%；以正己烷-二氯甲烷（体积比1∶1）为溶剂时，20 种酚类化合物的回收率为39.6%～72.5%；以甲醇为溶剂时，20 种酚类化合物的回收率为65.8%～87.6%；以二氯甲烷为溶剂时，20 种酚类化合物的回收率为68.7%～89.6%；以乙酸乙酯为溶剂时洗脱效果最好，20 种酚类化合物的回收率均可达到91.2%以上，因此选择乙酸乙酯作为洗脱溶剂。

2.4 线性方程与检出限

在1.3 色谱条件下，对20 种酚类化合物系列混合标准工作溶液进行测定，以待测化合物的质量浓度为自变量、色谱峰面积为因变量进行线性回归，计算线性方程和相关系数。以甲醇为溶剂，对20 种酚类化合物标准溶液逐级稀释，在1.3 色谱条件下测定，以3 倍信噪比对应的质量浓度作为方法检出限，以3 倍检出限作为定量限。

20 种酚类化合物质量浓度线性范围、线性方程、相关系数、检出限及定量限见表1。

表1 20 种酚类化合物的质量浓度线性范围、线性方程、相关系数、检出限及定量限

2.5 加标回收与精密度试验

在空白样品中分别加入一定量的20 种酚类化合物混合标准溶液进行加标回收与精密度试验，每种加标水平样品按1.4方法平行处理5份样品溶液，在1.3 色谱条件下分别进行测定，加标样品色谱图如图2 所示，测定结果见表2。由表2 可知，3 种加标水平样品的平均回收率为87.0%～103.8%，测定结果的相对标准偏差为1.48%～4.89%，表明该法具有良好的准确度和精密度。