固相萃取2高效液相色谱法测定水中酚类物质精.docx

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固相萃取2高效液相色谱法测定水中酚类物质精

固相萃取2高效液相色谱法测定水中酚类物质

胡秋芬

杨光宇3

　黄章杰　尹家元

（玉溪师范学院化学系,玉溪653100

（云南大学化学系,昆明650091

摘　要　研究了高效液相色谱法测定水样中的酚类物质。

水样中的酚用WatersPorapakSep2Park固相萃取小柱预分离和富集,以C18为固定相,线性梯度洗脱为流动相,流速1.0mLΠmin,梯度条件为:

A:

1%的醋酸乙腈溶液、B:

0.05molΠL磷酸二氢钾缓冲溶液,按开始（20%A+80%B,20min（80%A+20%B线性变化,各组分均在其最大吸收波长下检测。

14种酚回收率在92.8%~108%之间,RSD在1.9%~3.7%之间,最低检测浓度达μgΠL级,方法用于环境水样中痕量酚的测定,结果令人满意。

关键词　高效液相色谱法,固相萃取,酚,环境水样

　2001206208收稿;2001211205接受

1　引　　言

酚类化合物是造成环境污染的重要工业化学品,不但有毒,而且它可使水带有讨厌的气味和颜色,因而水中酚类物质测定具有重要意义。

目前水质分析中常用42氨基安替比林萃取光度法测定挥发酚

1,2

也有气相色谱和高效液相色谱测定的报道

3~5

。

但传统的气相色谱和液相色谱法测定水中痕量酚时需要衍生化或溶剂萃取富集,操作麻烦且误差大。

近年来固相萃取技术和二极管矩阵（PDA检测

器技术取得了快速发展,固相萃取技术可实现水中痕量酚类物质高倍数富集与预分离;PDA检测器使分析者能够在每一组分的最大吸收波长处进行检测以获得最佳的灵敏度并能减少其他重叠峰的干扰;而且PDA检验峰纯度、比较未知光谱与谱库光谱的能力使分析结果更可靠。

本文研究了用固相萃取预分离及富集,PDA检测器检测,高效液相色谱测定环境水样中酚类物质的方法,无需衍生化可一次进样同时测定水中μgΠL级的10多种酚,方法用于环境水样中的酚类物质测定,结果令人满意。

2　实验部分

2.1　主要仪器和试剂

美国Waters公司高效液相色谱2质谱联用仪,包括2690Alliance分离系统（四元泵及自动进样器,

996（PDA紫外二极管矩阵检测器,IntegrityTM质谱检测器,Millennium32

色谱管理软件;乙腈:

高效液相色谱专用（Fisher公司;无酚蒸馏水:

每1L蒸馏水加1g硫酸铜用石英亚沸蒸馏器重蒸并用Milli2Q50（美国

Millipore公司超纯水仪处理,电阻>18M

Ω.cm;磷酸二氢钾:

高效液相色谱专用（Fluka公司;儿茶酚、苯酚、42硝基苯酚、42甲基苯酚、22氯苯酚、22硝基苯酚、2,42二硝基苯酚、2,42二甲基苯酚、42氯232甲基苯

酚、2,42二氯苯酚、4,62二硝基222甲基苯酚、2,4,62三甲基苯酚、2,4,62三氯苯酚、五氯苯酚标准（分别购于Fluka公司和Sigma公司,含量>95%。

2.2　色谱条件

色谱柱:

WatersNova2Pak2C18液相色谱柱（3.9×150mm,5μm;WatersPorapak

Sep2ParkC18固相萃取小柱（1ccΠ30mg,30μm;流动相为:

A1%的醋酸乙腈溶液,B0.05molΠL磷酸二氢钾缓冲液,按开始（20%A+80%B,20min（80%A+20%B,30min（80%A+20%B,35min（20%A+80%B线性递增（减的梯度条件,平衡15min后自动进下一个样,流速为1.0mLΠmin;各组分均在最大波长处检测。

进

样体积40μL。

在上述色谱条件下,标样色谱图及水样色谱图见图1。

2.3　样品处理

水样用0.45μ

m微孔滤膜过滤（自来水用用亚硫酸钠处理除去氯化剂,取250mL,用氢氧化钠调第30卷

2002年5月　　　　　　　　　　　　分析化学（FENXIHUAXUE　研究简报ChineseJournalofAnalyticalChemistry　　　　　　　　　　　　

第5期

560~563

　图1　酚标准色谱图（b及水样色谱图（a

　Fig.1　Chromatogramsofphenolsstandards（bandwatersample（a

　1.儿茶酚（catechol;2.茶酚（phenol;3.42硝基苯酚（42Nitrophenol;4.42甲基苯酚（42Methylphenol;5.22氯苯酚（22chlorophenol;6.22硝基苯酚（22Nitrophenol;7.2,42二硝基苯酚（2,42dinitrophenol;8.2,42二甲基酚（2,42dimethylphenol;9.42

氯232甲基苯酚（42chloro232methylphenol;10.2,42二氯苯酚（2,42

dichlorophenol;11.4,62二硝基222甲基苯酚（4,62dinitro222methylphenol;12.2,4,62三甲基苯酚（2,4,62trimethylphenol;13.

2,4,62三氯苯酚（2,4,62trichlorophenol;14.五氯苯酚（pentachlorophenol。

pH到13左右,以10mLΠmin流速通过活化好的小

柱,收集水样用磷酸调pH到2.0~3.5,再次以10

mLΠmin通过另一只活化好的小柱,样品富集结束离心脱水,用5mL四氢呋喃以10mLΠmin流速洗脱。

用水定容到10mL,进样40μL进行分析。

3　结果与讨论

3.1　分离条件的选择

用乙腈和水作流动相,14种酚不能获得很好的分离,而且峰拖尾严重。

这是因为酚羟基易产生电

离,在固定相表面有双重的保留机制。

改用1%的醋酸乙腈溶液与0.05molΠL磷酸二氢钾缓冲液作流

动相可使酚的电离被抑制,成为中性分子在反相条件下的疏水缔合物,可使分离效果和峰型得到较大改善,但在非梯度条件下不能使14种酚达到基线分离;只有在梯度条件下才能使14种酚达到基线分离。

试验了不同的梯度条件,A:

1%的醋酸乙腈溶液,B:

0.05molΠL磷酸二氢钾缓冲液,按开始（20%A+80%B,20min（80%A+20%B,30min（80%A+20%B线性变化的梯度条件可获得最佳

的分离效果。

3.2　组分的确定及检测波长的选择

水样中各组分均由其保留时间及PDA检测器210~400nm波长扫描所得紫外光谱图与标样对照确认。

由PDA检测器210~400nm波长紫外光谱图可得各酚的最大吸收波长:

儿茶酚275.3nm、苯酚27012nm、42硝基苯酚311.2nm、42甲基苯酚277.9nm、22氯苯酚281.1nm、22硝基苯酚344.6nm、2,42二硝基苯酚358.9nm、2,42二甲基苯酚281.2nm、42氯232甲基苯酚277.5nm、2,42二氯苯酚275.5nm、4,62二硝基222甲基苯酚352.3nm、2,4,62三甲基苯酚383.5nm、2,4,62三氯苯酚287.4nm、五氯苯酚294.3nm。

各酚都在最大波长处提取色谱图计算峰面积定量。

3.3　样品前处理的固相萃取条件

水样组成十分复杂,除了酚类物质外还含有大量在紫外光区有吸收的其它物质,如芳胺,芳烃及多环芳烃,羧酸,芳香族醛醚等;这些物质可能会与酚类物质出峰时间相同而干扰酚类物质的检测,而且水样中的酚类物质含量只在μgΠL数量级。

因此要对酚类物质作预分离和富集后才能用液相色谱测定。

由于用溶剂萃取法误差较大且操作麻烦,本实验采用固相萃取法,直接固相萃取能很好的富集酚类物质,但不能很好的预分离酚类物与其他的有机物。

根据酚类物质在碱性条件下（pH≥12.5易电离,以电离后的阴离子形态存在,亲水性很强,在反相柱上没有保留,而在弱酸性条件下（pH=2.0~3.5左右时以中性分子的形态存在,疏水性强,在反相柱上有保留的特点,我们研究了分两次固相萃取富集和预分离酚类物质的方法。

由于C18材料在碱性条件下不稳定,如果碱性太强,会使柱材料缓慢分解而

破坏,碱性弱又会造成酚类物质损失,实验表明,pH低于12.5时,酚类物质的损失趋于明显,而pH高于13.5以上小柱使用寿命很短,因此时我们选择在预分离水样pH调到约13,在富集时pH调到2.0~3.5之间。

用WatersSPE真空提取装置,每次可同时处理20个样,小柱活化和样品富集的流速均为10mLΠmin,小柱先用15mL甲醇活化,再用30mL水洗去小柱上残留的甲醇。

经过滤膜过滤的水样用氢氧

化钠调pH到13,以10mLΠmin的流速通过小柱,在该条件下酚类物质在小柱上没有保留,但芳胺、芳烃及多环芳烃、芳香族醛、醚等有机物均有一定保留。

这样可预分离大部分的芳胺、芳烃及多环芳烃、芳香

族醛、醚等共存物。

收集第一次通过小柱后的水样,用磷酸调pH2.0~3.5后以10mLΠmin通过小柱,在该条件下酚类物质在小柱上有较好的保留,故可富集水样中的酚类物质。

小柱的萃取容量为30mg,而水样中的酚含量仅μgΠL级,样品以10mLΠmin的流速通过小柱时,样品量在500mL内不会超过小柱的萃取容量。

样品富集完后,小柱需离心脱水后方可用洗脱剂洗脱（如果不脱水,会因柱上水残留而使所需洗脱液的体积增加,富集倍数下降。

尝试用不同洗脱剂洗脱小柱上的酚,用四氢呋喃才能使小柱上的酚完全洗下,实验选用四氢呋喃洗脱,实验表明用5mL左右的四氢呋喃即可把小柱上的酚完全洗下。

3.4　工作曲线及方法检出限

分别配制各种酚浓度为2、10、50mgΠL,的标准溶液,进样后计算出不同浓度的峰面积,计算出回归方程,根据信燥比SΠN=3计算检出限,结果见表1。

表1　方法工作曲线及检出限

Table1　Regressionequationanddetectionlimit

组　　分Component

回归方程

RegressionEquation

相关系数

CorrelationCoeff.

检出限（μgΠLDetectionlimit

儿茶酚CatecholA=7.63×104C+660.999530

苯酚PhenolA=6.53×104C+780.999230

42硝基苯酚42NitrophenolA=9.64×104C+1050.998225

42甲基苯酚42MethylphenolA=4.25×104C-470.998640

22氯苯酚22ChlorophenolA=8.78×104C+680.999330

22硝基苯酚22NitrophenolA=8.25×104C+870.998430

2,42二硝基苯酚2,42DinitrophenolA=1.42×105C-760.999525

2,42二甲基苯酚2,42DimethylphenolA=6.63×104C+850.009235

42氯232甲基苯酚42Chloro232methylphenolA=7.16×104C+720.999130

2,42二氯苯酚2,42DichlorophenolA=9.72×104C+560.997930

4,62二硝基222甲基苯酚4,62Dinitro222meyhylphenolA=1.25×105C-490.998120

2,4,62三甲基苯酚2,4,62TrimethylphenolA=6.86×104C+350.999640

2,4,62三氯基苯酚2,4,62TrichlorophenolA=1.22×105C+520.997625

五氯苯酚PentachlorophenolA=1.36×1050.998925

　A峰面积（peakarca;C:

mgΠL。

3.5　方法回收率及精密度

取经滤膜过滤的水样250mL6份,其中一份加入10μg的上述各种酚,按方法2.3测定,计算回收率及其它5次测定的相对标准偏差,结果见表2。

表2　方法回收率及精密度

Table2　MethodPrecisionandrecoveryofthemethod

组分Component

加入量

Added（μg

测出量

Found（μg

回收率

Recovery%

RSD（n=5,%

儿茶酚Catechol10　　　9.67　　　96.72.1苯酚Phenol1010.41041.942硝基苯酚42Nitrophenol109.2892.83.242甲基苯酚42Methylphenol109.7497.42.822氯苯酚22Chlorophenol109.8298.23.622硝基苯酚22Nitrophenol1010.51052.92,42二硝基苯酚2,42Dinitrophenol1010.31032.52,42二甲基苯酚2,42Dimethylphenol109.6796.72.842氯232甲基苯酚42Chloro232methylphenol109.3493.43.72,42二氯苯酚2,42Dichlorophenol1010.81082.34,62二硝基222甲基苯酚4,62Dinitro222meyhylphenol1010.31032.22,4,62三甲基苯酚2,4,62Trimethylphenol109.6996.92.82,4,62三氯基苯酚2,4,62Trichlorophenol1010.51052.5五氯苯酚Pentachlorophenol109.3293.22.8

3.6　样品分析及结果

水样按1.3方法测定,结果见表3。

表3　样品分析及结果

Table3Analyticalresultsofsamples（μ

组分Components

自来水

Tapwater

工业废水

Wastewater

湖水

Lakewater

地下水Groundwater

儿茶酚Catechol　　　15.6　　　96.3　　　32.63.56

苯酚Phenol22.152698.24.83

42硝基苯酚42Nitrophenol5.8612.310.3-

42甲基苯酚42Methylphenol6.232.415.12.82

22氯苯酚22Chlorophenol6.2346.216.8-

22硝基苯酚22Nitrophenol　　　　-32.523.5-

2,42二硝基苯酚2,42Dinitrophenol　　　　-18.322.62.63

2,42二甲基苯酚2,42Dimethylphenol7.29.6712.7-

42氯232甲基苯酚42Chloro232methylphenol　　　　-19.8　　　　--

2,42二氯苯酚2,42Dichlorophenol　　　　-23.518.5-

4,62二硝基222甲基苯酚4,62Dinitro222meyhylphenol　　　　-　　　　-8.36-

2,4,62三甲基苯酚2,4,62Trimethylphenol5.6212.411.5-

2,4,62三氯基苯酚2,4,62Trichlorophenol　　　　-27.88.342.42

五氯苯酚Pentachlorophenol4.9245.318.52.86

4　结　　论

本实验表明用WatersPorapakSep2Park小柱分两次固相萃取,PDA检测器检测,高效液相色谱测定水中酚类物质的方法操作简便,灵敏度高,便于批量样品测定,可实现自动进样连续分析。

两次固相萃取能较好的预分离和富集水中酚类物质,PDA检测器紫外光谱图比较定性和峰纯度分辨使测定结果更可靠,该方法的建立为快速灵敏地测定水中的酚类物质奠定了基础。

References

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5　RealiniPA.J.Chromatogr.Sci.,1981,19:

124

DeterminationofPhenolsbySolidPhaseExtractionand

HighPerformanceLiquidChromatography

HuQiufen1,YangGuangyu32,HuangZhangjie2,YinJiayuan2

1（DepartmentofChemistry,YuxiNormalCollege,Yuxi653100

2（DepartmentofChemistry,YunnanUniversity,Kunming650091

Abstract　Determinationofphenolsinwaterbysolidphaseextractionandhighperformanceliquidchromatographywasstudied.PhenolsinwatercanbeenrichedbysolidphaseextractionwithWatersPorapakSep2Park2C18cartridge,andseparatedonaNovaP2ak2C18column（3.9×150mm.ThecompositionofmobilephaseisA:

acetonitrilecontaining1%ofaceticacid,B:

0.05molΠLpotassiumdihydrogenphosphatesbylineargradientelutionataflow2rateof1.0mΠmin.Thechangeofmobilephaseisasfollows:

in0min（20%Aand80%B,20min（80%Aand20%B.ThePDAdetectormonitorsatthemaximumabsorptionofeachphenols.Therecoveriesofphenolsare92.8%~108%,andtheRSDare1.9%~3.7%.ThedetectionlimitsareμgΠLlevel.Thismethodhasbeenappliedtothedeterminationofphenolsinwaterwithsatisfictoryresults.

Keywords　Highperformanceliquidchromatography,solidphaseextraction,phenols

（Received8June2001;accepted5November2001