北京康林：固相微萃取／GC／ECD直接测定水中的三种氯酚.pdf

康 林科技 康林科技 固相微萃取/ GC / ECD 直接测定水中的三种氯酚 摘要：研究了运用固相微萃取/GC / ECD 直接萃取溅定水中的三种氯酚的方法，得到了分析三种氯酚的 SHE 最佳萃取条件；选取聚丙烯酸酯(PA)萃取头，水溶液调pH=2， 并用NaCl饱和，室温下在持续磁力搅拌下直接萃取40min，纤维萃取头在260℃脱附 5min。所建立的方法适于快速、方便地测定水中三种氯酚，无须浓缩和预处理。 关键词：固相微萃取 GC /ECD氯酚水 Determination of Chlorophenols in waterUsing direct Solid Phase Microextraction and GC/ECD Zhang Hongyu*， Zhangg jie， Huang Xiuhua (National City Drinking Water Quality Monitoring Net Wuhan Monitoring Station，430034) Abstract A simple method is described combing direct Solid phase microextraction(SPME) and GC/ECD for determining chlorophenol compounds in water. The operating conditions of SPME have been studied. The optimization condition was obtained：Analytes were extracted by a 85um polyacrylate coated fiber and directly samplingin the water sample with the extraction period was 40min with magic stiring and desorption 5 min at 260) ℃(.Acidification bv hydrochloric acid(pH=2)and saturated saltwere necessary for the best sensitivity. The applications showed that this methodwas fast，simple， and preconcentration-free， and was suitable for detecting chlorophenols in water sample. Key words solid-phase microextraction(SPME)， GC/ECD， chlorophcnols， water 1 引言 固相微萃取(solid phase microextraction ， SPME)[1][2][3]是九十年代发展起来的一种地址：北京市海淀区长区桥路5号新起点嘉10号楼1107室邮编：100089电话：010-82562233 传真：010-82562928 邮箱： marketing@sepuke.com kanglin@sepuke.com 网站：www. sepuke. com http：//sepuke. instrument. com. cn+ 快速、省时、高效、操作简便的样品前处理技术。它克服了以往预处理方祛的诸多不足，集采集、浓缩于一体，简单、方便、无溶剂，不会造成二次污染，是一种有利于环保的很有应用前景的预处理方法。萃取装置使用涂有色谱固定相或吸附剂的熔融石英纤维管(简称为萃取头)，和外套不锈钢管加以保护，形状像一支色谱进样针，可方便地与气相色谱、液相色谱、色谱/质谱等仪器联用。它携带方便，可以直接从液体和气体中取样然后分析，已广泛用于环境样品的分析中[4][5][6][7]. 氯酚类化合物是环境(水和土壤)中重要的污染物，其中2，4-氯苯酚(以下简称 DCP)、2，4，6三氯苯酚(以下简称 TCP)和五氯苯酚(以下简称 PCP)已被我国列为水体中优先控制污染物。目前，对酚类化合物的分析主要是采用液一液萃取法，如美国EPA 方法中的604[8]和[9]，以及后来发展起来的固相萃取法(SPE)。液-液萃取的主要缺点是多步、费时，而且需要大量价格较高并对健康有害的高纯有机溶剂。 SPE 方法尽管同液-液萃取相比有了很大的改进，但仍是多步过程，且对半挥发性化合物的萃取受到方法本身的限制。本研究利用固相微萃/GC / ECD 方法对水中这三种氯酚进行了分析，并讨论了各种实验条件对分析结果的影响，结果表明该方法快速、简单、准确，适合水中上述三种氯酚的分析 2实验部分 2.1仪器与试剂 惠普 5890型气相色谱仪(配电子捕获检测器)；固相微萃取装置(加拿大 Supelco 公司，萃取头为 85um 膜厚的聚丙烯酸酯固相涂层针头) 2，'，4-二氯苯酚、2，4，6-三氯苯酚、五氯苯酚色谱纯晶(购于 Pure Chemical Analysis Lt.Co.)； 0.2mol.L-1HCI：』：氯化钠(分析纯)；甲醇(色谱纯)；无酚水(500ml 蒸馏水加入 5ml10%的 NaOH 和少量 KMn04加热蒸馏，取馏出液。) 2.2色谱条件 色谱柱： HP公司 HP-5MS 31m×0.32mmx0.25um 石英毛细管柱；进样口温度：260℃；柱温：60℃(4min)-260℃(3min)，升温速率8℃ / min； ECD检测器温度：280℃；载气流速：高纯氮， 3.3ml/min；无分流进样。 ( 地址：北京市海淀区长定桥路5号新起点嘉园10号楼1107室 邮编： 100089 电话：010-82562233传真：010 - 8256292 8 邮箱 ： m a r k eting@sepuke. c om kang li n@sep uke. com 网站： w ww. sep uk e . com ) http：//sepuke. instrument. com. cn+ 康林科技 2.3固相微萃取条件与过程 在 100ml容量瓶中预先加入 6.5ml0.2mol.L-1的 HCI， 再加入定量的氯酚标准溶液，并用无酚水稀释至刻度。取10ml(总容积约为12ml)洁净顶空瓶(带铝封盖和内衬聚四氟乙烯膜的密封垫)，加入过量固体 NaCI(约 4g)和磁力棒，再加入配制好的标准待测样品 10.0ml，I，立即加盖密封压紧，将顶空瓶置于磁力搅拌仪上，启动搅拌，然后在常温下从瓶盖上方直接插入针管(注意针管套不要 接触瓶内液面)，推下手柄活塞杆，使萃取头完全浸入溶液中，保持 40min。 萃取时间到达后，取出针管，立即插入气相色谱进样口进行热解析5min。 3结果与讨论 3.1测定结果(见图1，图2) 附件：您所在的用户组无法下载或查看附件 3.2萃取涂层的选择 目前应用较多的三种多聚物涂层百非极性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)和极性的聚丙烯酸酯(PA)或聚乙二醇 (PEG)[4]。 PDMS 涂层通常用于非极性化合物的分析，PA 涂层通常用于中极性化合物的分析，我们比较了同一氯酚混标样在 PDMS 和PA两种不同萃取头作用下的测定结果(见图3)，结果表明 PA 萃一取头对酚类的萃取效果更好[9]. 4附件：您所在的用户组无法下载或查看附件 3.3 萃取平衡时间对萃取量的影响 由于待测物分子从溶液中向固相涂层的传质速度比较慢[3]，所以直接萃取要求的时间要相对长一些。表1所示为三种氯酚在不同萃取时间下萃取量的影响。实验表明，平衡时间越长， SPME 萃取量越大，40min 以后萃取量基本上不随时间的延长而增大，表明萃取过程达到了平衡，故本实验取平衡时间为 40min。 表1萃取平衡时间对萃取量的影响曲线 10min 20min 30min 40min 50minTable 1 Effect of balance time on地址：北京市海淀区长区桥路5号新起点嘉园10号楼1107室邮编：100089电话：010-82562233传真：010-82562928邮箱： marketing@sepuke. com kanglin@sepuke.com 网站：www. sepuke.com 康林科技 extraction 单位： mv's 3.4酸度对萃取量的影响 三种氯酚均属于弱酸，其离解常数 pka 如下：2，4-DCP(pka=7.85)， 2，4，6.， 6-TCP(pka=7.42)， PCP(pka=4.74)， 在pH为中性的溶液中，氯酚都有离解，能形成离子状态，不利于萃取。降低pH 值，能使它们的电离受到抑制，以保持氯酚的分子状态，使其在固相涂层上有更大的亲和力，从而增加萃取量，同时也提高了回收率。文献[10]中反映，. 当pH低于2时，萃取平衡时间将大大延长， pH=1时， PCP甚至在 4h 后才能达到平衡，考虑到实际应用，实验中我们测定了同一氯酚混标样在 pH=2至pH=6值时的萃取效果(见图4)，结果表明， pH 值取2时，三种氯酚的萃取效果最佳。 @附件：您所在的用户组无法下载或查看附件 3.5 盐加入量对萃取量的影响 向待测样品中加入一定量的盐类，能产生所谓的"盐析"效应，可以降低氯酚在水中的溶解度，迫使氯酚进入 SPME 固相涂层中[11]。实验中，加入饱和的 NaCI 能明显提高氯酚的萃取量(见表2)。然而， PCP属于例外，因为它的离解常数(pka=4.74)相对较高，中性溶液中其分子状态较少，以离子状态为主[2]，当加入N幻后，由于溶液的离子强度增加，加速了 PCP 的高解反而使萃取量降低。当加 NaCl 的同时调节溶液的酸度(pH=2)时， PCP的离解降低，又能使 PCP 的萃取量恢复至未加 NaCI 的水平。实验表明，投加饱和 NaCl 应与调节溶液 pH值同时采用方能保证三种氯酚的萃取量的提高。 表2盐效应对 萃取量的影响 DCP TCP PCPTable 2 salt effect on 地址：北京市海淀区长春桥路5号新起点嘉10号楼1107室邮编：100089电话：010-82562233传真：010-82562928邮箱： marketing@sepuke. com kanglin@sepuke.com 网站：www.sepuke.com 康林科技 3.6方法的精密度、准确度及检出限 表3方法的线性 范围、精密度、回收率情况 PCP 0.005~5 3.0 92 随着苯酚上的取代氯的增加，方法的最低检出限逐步提升，2，2， 4-DCP 为 0.12 ug.L-1，2，4，， 6-TCP 为 0.02ug'Lt-1， PCP为 0.00lug'L-1。 表3结果表明，三种氯酚采用 SPME 方法线性范围宽，适用范围广。 4结论 4.1本研究表明同时测定三种氯酚的 SPME 最佳化条件是：采用PA萃取头， 调节 pH=2，以 NaCl 饱和，常温磁力搅拌下直接萃取40min， 260℃下脱附 5min。 4.2 SPME 是一种快速、简便和非常有应用前景的样品预处理手段，用来分析水体中的三种氯酚化合物具有简便、快捷、高效的特点。 ( 参考文献 ) ( [1]贾 金 平.化学进展[J]，19 9 8，10(1)：74-84 ) ( [2]张 祖 麟. 环境科 学 进 展[ ] ，1999，7(5)：52-59 ) [3]胡孔诚.色谱[]，1999，17(2)：171-174 ( 地址：北京市海淀区长春桥路5号新起点嘉园10号楼1107室邮编：100089电话：010-82562233 传真：010-82562928 邮 箱： m a r k eting@sepuke. c o m k a ng li n@sep uke . com 网站： w ww. sepu k e . com ht tp： / /sepu k e. i nstrument . com . cn + ) ( [4]B Schafer e t al. Fresenius Journal of Analytica l Chemistry[J]，1995，352(5)：535- ) ( [5]ZY Zhang et a l. HRC-Journal of High Resolution Chromatography[J]] 1 993，16(12)：689-692 ) ( [6]张道宁等.分析化学[]]，1999，27(7)：768-772 ) ( [7]C L Arthur， K Pratt， SMotlagh， J Pawliszyn， RP Belard， High Resolut， Chromat ogr.[] ) ( [8]153，USEPA Method 604-phenols.Fed Regist[S] ) ( [9]43290，USEPA Method 635-Base/Neutrals and Aci d s.Fed Peigst[S] ) ( [10]Buchholz K D，Pawliszyn.Anal.Chem.[].1994(66)：160-167 ) ( [11]Luise Wennrich，Peter Popp，Moder.Anal.Chem.[J].2000，(72)：546-551 ) ( [12]V Janda，HV Langenhove，Chromatogr.[]]，1989(472)：327-330 ) ( 作者简介： ) 张红雨(1972一)，男，汉族，湖北咸宁人，工程师，大学本科，研究方向为水质监测分析、水处理。 美国 Organomation氮吹仪订货信息： 仪器名称 N-EVAP 样品数 12 24 仪器货号 11155 11250 仪器尺寸(cm) LxWxH) 33x28X79 41x38x84 试管尺寸(mm) 10-29mm 10-29mm 气体流量(ml/min) 0-5 0-10 气体输入压力(psi) 30-150 30-150 加热装置型号 5085 8125 内尺寸(cm) (idxh) 21.6x11.4 30.5x11.4 外尺寸(cm)(ODxH) 33x30x18 46x41x18 功率(W) 500 800 控温类型 机械恒温 机械恒温 控温精度 +2℃ +2℃ KL 512氮吹仪 性能特点 样品位数：12位数字标识 试管尺寸中10-29毫米，样品容量1-50毫升 针阀管可上下调节高度，控制氮气的流速 氮气流量控制，0-5升/分钟，压力小于200KPa 水浴温度室温-99℃可控、可读 标配9#x 80mm针头 订货信息 货号 KL70701 加热装置 恒温水浴 外形尺寸 250x 800mm 控温范围 室温-99℃ 试管尺寸 10-29mm 控温灵敏度 ≤+1℃ 气体流量 0-5L/min 示值误差 ≤ +2.5℃ 气体压力 0-200kpa 电源 220V 1000W 硅烷化试剂 KL512 氮吹仪 货号 型号/名尔 说明 价格 33035-U 144X0.1ml/双(三甲基硅烷基)乙酰胺[硅烷化试剂] 英文名称：N，O，Bis(trimethylsiyl)acetamide 1490.4 33036 20X1ml/双(三甲基硅烷基)乙酰胺[硅烷化试剂] 英文名称：N，O，Bis(trimethylsiyl)acetamide 1065.6 33037 25ml/双(三甲基硅烷基)乙酰胺[硅烷化试剂] 英文名称：N，O，Bis(trimethylsiyl)acetamide 673.2 33019-U 5：120X1ml/BSA+TMCS[硅烷化试剂] 782.4 33018 20x1ml/BSA+TMCS[硅烷化试剂] 1119.6 33084 144X0.1ml/双(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺[硅烷化试剂] 英文名称：Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetami 1490.4 33024 20X1ml/双(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺[硅烷化试剂] 英文名称：Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetami 1065.6 33027 25ml/双(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺[硅烷化试剂] 英文名称：Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetami 892.8 33154-U 144X0.1ml/BSTFA+TMCS(99：1)[硅烷化试剂] 1518 33148 20X1ml/BSTFA+TMCS(99：1)[硅烷化试剂] 1300.8 33155-U 25ml/BSTFA+TMCS(99：1)[硅烷化试剂] 912 ( 电话：0 1 0-82562233(总机) 传真：010-82562928 网址： www.sepuke.com E -mail： m arketing@sepuke.com ka ng l in@sepuke.c o m http：//www.sepuke.com h ttp： / /sepuke . instr um ent.co m .cn ) 1300.8 33149-U 美国 SUPELCO 公司固相萃取装置 (USA SUPELCO SPE)固相萃取简介： 固相萃取(SPE)是一种用途广泛而且越来越受欢迎的样品前处理技术，它建立在传统的液统液萃取 (LLE)相似相溶机理和目前广泛应用的HPLC、GC 中的固定相基本知识逐渐发展起来的。SPE具有有机溶剂用量少、便捷、安全、高效等特点。 SPE根据其相似相溶机理可分为四种：反相SPE (RP-SPE)、正相SPE (NP-SPE)、离子交换SPE (IE-SPE)、吸附SPE (Adsorption SPE)。SPE大多数用来处理液体样品，萃取、浓缩和净化其中的半挥发性和不挥发性化合物，也可用于固体样品，但必须先处理成液体。目前国内主要应用在水中多环芳烃 (PAHs)和多氯联苯(PCBs)等有机物质分析，水果、蔬菜及食品中农药和除草剂残留分析，抗生素分析，临床药物分析等方面。SPE装置由SPE小柱和辅件构成。SPE小柱由三部分组成，柱管、烧结垫和填料。SPE辅件一般有真空系统、真空泵、 基础之上，结合物质相互作用的 吹干装置、惰性气源、大容量采样器和缓冲瓶。 Supelco SPE 的优点 防交叉污染、防雾化真空槽设计 可配大容量采样器、快速浓缩干燥装置 由经久耐用抗干扰的聚四氟乙烯材料制成 SPE 小柱质量稳定，样品回收率高，精密度好 订货信息：(促销有效期：2004年12月8日----12月28日) 货号 产品名称 价格(￥) 12管 57044 12管防交叉污染固相萃取装置 5600.00 57100U 12管装置快速浓缩干燥装置 4180.00 57275 大体积样品取样器PK4(用于3mL， 6mL SPE柱) 1370.00 57020-U 小柱连接适配器(用于1mL， 3mL， 6mL SPE 柱) PK12 460.00 24管 57265 24管防交叉污染固相萃取装置 9450.00 57124 24管装置快速浓缩干燥装置 5700.00 57272 大体积样品取样器PK3(用于12mL， 20mL， 60mL SPE 柱) 1230.00 57267 小柱连接适配器(用于大于12mL SPE 柱)，PK6 460.00 57120U 真空缓冲瓶 680.00 501-2001 进口无油正负压真空泵 5000.00 圆盘固相萃取(ENVI-Disk Accessories) 圆盘固相萃取简介： 圆盘固相萃取是一种特殊的固相萃取，其基本原理与固相萃取相同。圆盘固相萃取由于流程短，因而不会发生堵塞现象，使萃取速度更快。较大的截面积使得样品处理量更大。因此，圆盘固相萃取常用于用脏或是带有固体颗粒的样品。目前广泛应用于萃取大体积水中的有机物质，如 PAHs，PCBs， 农药，除草剂及邻苯二甲酸酯等。 货号 名称 产品描述 KL57172 ENVI-8萃取圆盘 C8 Bonded，24mm (PK/24) KL57171 ENVI-18萃取圆盘 C18Bonded，24mm (PK24) KL57173 萃取支架 套件 Z290610-1 专用锥形瓶 1L，40/35接口 KL57175 专用试管 25×250mm KL57260-U ENVI 圆盘螺旋夹 内口径47mm KL57261 螺旋夹边缘 TF材料 57120-U 真空缓冲瓶 TF材料 501-2001 真空泵 进口无油正负压真空泵 KL 系列固相圆盘萃取订货信息： 货号 (catalog NO.) 描述(Describe) KL5001 固相圆盘萃取装置 (solid phase dish extraction kit) KL5003 滤杯(reservior) 300ml KL5004 砂芯过滤器 (Tapered Funne base) KL5005 回收试管(Collection tube) KL5006 小塞(Septa) KL5007 不锈钢底座(S.S Manifold) KL5008 废液回收瓶(Vocaum pump trap kit) 固相萃取小柱特价促销数量有限(有效期：2004年12月8日一 -2004年12月28日) 定货号 品名 规格 包装 价格 57062 SUPELCLEAN ENVI-18小柱 100mg/1ml 108支 1100.00 57063 SUPELCLEAN ENVI-18小柱 500mg/3ml 54支 670.00 57064 SUPELCLEAN ENVI-18 小柱 500mg/6ml 30支 670.00 505706 SUPELCLEAN ENVI-18 小柱 1g/6ml 30支 910.00 57114 SUPELCLEAN ENVI-18小柱 2g/12ml 20支 1000.00 57137 SUPELCLEAN ENVI-18小柱 5g/20ml 20支 1920.00 57138 SUPELCLEAN ENVI-18小柱 10g/60ml 16支 2750.00 57230U SUPELCLEAN ENVI-8小柱 100mg/1ml 108支 1100.00 57231 SUPELCLEAN ENVI-8小柱 500mg/3ml 54支 890.00 57232 SUPELCLEAN ENVI-8小柱 500mg/6ml 30支 620.00 57233 SUPELCLEAN ENVI-8小柱 1g/6ml 30支 960.00 57139 SUPELCLEAN ENVI-8小柱 5g/20ml 20支 2200.00 57140U SUPELCLEAN ENVI-8小柱 10g/60ml 16支 2750.00 57127U SUPELCLEAN ENVI-CARB 小柱 1g/12ml 20支 1020.00 57128 SUPELCLEAN ENVI-CARB小柱 2g/12ml 20支 1930.00 57129 SUPELCLEAN ENVI-CARB 小柱 5g/20ml 20支 4100.00 57224 SUPELCLEAN ENVI-Chrom P 小柱 250mg/3ml 54支 1341.00 57225U SUPELCLEAN ENVI-Chrom P 小柱 250g/6ml 30支 1104.00 57226 SUPELCLEAN ENVI-ChromP小柱 500g/6ml 30支 1270.00 57058 SUPELCLEAN ENVI-FLORISIL 小柱 500mg/3ml 54支 1580.00 504270 SUPELCLEAN LC-18 小柱 100mg/1ml 108支 1140.00 57012 SUPELCLEAN LC-18小柱 500mg/3ml 54支 670.00 57054 SUPELCLEAN LC-18小柱 500mg/6ml 30支 680.00 505471 SUPELCLEAN LC-18小柱 1g/6ml 30支 960.00 57117 SUPELCLEANLC-18小柱 2g/12ml 20支 960.00 57135U SUPELCLEAN LC-18小主 5g/20ml 20支 2200.00 57136 SUPELCLEAN LC-18小柱 10g/60ml 16支 2750.00 通用毛细柱质谱柱促销 订货信息：(有效期2004年12月8日—2004年12月28日) 货号 规格 价格 货号 规格 价格 SPB--1 SUPELCOWAX 10 24044 30 mx0.32mmx0.25um 3790.00 24079 30 mx0.25mmx0.25um 3520.00 25315 30 mx0.53mmx0.50um 4280.00 24080-U 30 mx0.32mmx0.25um 3790.00 24084 30 mx0.32mmx0.5um 3790.00 24113 30 mx0.25mmx0.25um 3590.00 25301-U 30 mx0.53mmx1um 4280.00 24184 30 mx0.32mmx0.25um 3860.00 Nukol SPB--5 24107 30 mx0.25mmx0.25um 3520.00 24034 30 mx0.25mmx0.25um 3350.00 24131 30 mx0.32mmx0.25um 3790.00 24048 30 mx0.32mmx0.25um 3790.00 25327 30mx0.53mmx0.5um 4280.00 24049 30 mx0.32mmx1um 3790.00 Equity--1 25305-U 30 mx0.53mmx1.5um 4280.00 28046-U 30 mx0.25mmx0.25um 3520.00 SPB--50 28055-U 30 mx0.32mmx0.25um 3790.00 24181 30 mx0.25mmx0.25um 3520.00 Equity--5 24187 30 mx0.32mmx0.25um 3790.00 28089-U 30 mx0.25mmx0.25um 3350.00 SPB--608 28090-U 60 mx0.25mmx0.25um 6210.00 24103-U 30 mx0.25mmx0.25um 3560.00 28097-U 30 mx0.32mmx0.25um 3790.00 ( 电话：0 1 0-82562233(总机) 传真：010-82562928 网址： www.sepuke.com E -mail： marketing@sepuke.com ka ng l in@sepuke.c o m http：//www.sepuke.com h ttp： / /sepuke . instr um ent.co m .cn ) 北京市海淀区长春桥路5号新起点嘉园10号楼1107室 100089 http：//sepuke.instrument. com. cn+ http：//sepuke. instrument.com. cn+