GDX-502树脂富集高效液相色谱法测定地表水中酚类化合物_何淼.pdf

第 26 卷第 2 期 2007 年 4 月 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 26，No． 2 April， 2007 文章编号 0254- 5357 2007 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 檪檪 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 檪檪 殏 殏 殏 殏 02- 0101- 04国土资源地质大调查分析测试技术专栏 GDX －502 树脂富集高效液相色谱法测定 地表水中酚类化合物 何淼1，饶竹1，苏劲2，黄毅1 1． 国家地质实验测试中心，北京100037; 2． 中国矿业大学，北京 100083 摘要 采用自制 GDX －502 固相萃取小柱萃取水中苯酚、 对硝基酚、 间甲酚、 2， 4 － 二氯酚、 2， 4， 6 －三氯酚、 五氯酚等6 种酚类化合物， 以乙腈作为洗脱剂， 选择 280 nm 和 290 nm 双波长紫外 高效液相色谱进行检测。结果表明， 方法检出限为 0． 01 ～0． 05 mg/L， 1 L 水的平均加标回收率为 82．5 ～95．0， 精密度 RSD， n 7 为3．6 ～9．2。方法用于实际地表水中痕量酚类化合物的 检测， 操作简单， 有机溶剂用量少， 分析效率高; 萃取小柱可多次重复使用， 分析成本低。 关键词 GDX －502 树脂; 固相萃取; 高效液相色谱法; 酚类化合物; 地表水 中图分类号 O657． 22; O625． 31文献标识码 A 收稿日期 2006- 10- 12; 修订日期 2006- 11- 20 基金项目 国土资源部地质大调查项目 200120190107 －05 作者简介 何淼 1982- ， 女， 宁夏石嘴山市人， 在读硕士研究生， 分析化学专业。E- mail miaohe_82 yahoo． com． cn。 High Perance Liquid Chromatographic Determination of Phenol Compounds in Ground Surface Water Samples with GDX- 502 Resin Concentration HE Miao1，RAO Zhu1，SU Jin2，HUANG Yi1 1． National Research Center for Geoanalysis，Beijing100037，China; 2． China University of Mining ＆ Technology，Beijing100083，China Abstract A for the determination of phenol compounds in ground surface water samples by high per- ance liquid chromatography HPLC was developed． The phenol compounds including phenol，paranitrophenol， metacresol， 2， 4- dichlorophenol， 2， 4， 6- trichlorophenol and pentachlorophenol are extracted with GDX- 502 resin as solid phase extraction column and eluted with acetonitrile and then determined by HPLC with double- wave- length at wavelength of 280 nm and 290 nm ultraviolet detector． The results show that the detection limit of the is 0． 01 ～ 0． 05 mg/L for these phenol compounds，the average recovery for 1 L water samples is 82． 5 ～95． 0 with precision of 3． 6 ～9． 2RSD n 7 ． The has been applied to the determina- tion of trace phenol compounds in practical ground surface water samples with the advantages of simplicity，less organic solvent consumption，high efficiency and low cost． Key wordsGDX- 502 resin;solid phase extraction;high perance liquid chromatography;phenol compound; ground surface water 酚类化合物是炼焦、 造纸、 化工等工业废水的主 要污染物质， 在生活污水、 天然水和饮用水中普遍存 在。酚类化合物具有致癌、 致畸、 致突变的潜在毒 性， 已被列入环境中优先监测的有机污染物。我国 101 ChaoXing 于1990 年提出了符合我国国情的水中优先控制污 染物黑名单共68 种， 其中6 种是酚类化合物 ［ 1 ］。 酚类是芳香烃的羟基衍生物， 水中酚类化合物 按其能否随水蒸气一起蒸出分为挥发酚和不挥发酚 两类。测定水中酚类化合物的分析方法有溴化滴定 法 ［ 2 ］、 4 －氨基安替比林萃取光度法［ 3 ］、 流动注射 － 分光光度法 ［ 4 ］、 气相色谱法［ 5 －6 ］、 气相色谱 － 质谱 法 ［ 7 ］、 液相色谱法［ 8 －9 ］等。溴化滴定法和 4 － 氨基 安替比林萃取光度法适用于高含量挥发酚的测定; 低浓度酚类物质进行气相色谱法分析， 有拖尾峰和 不对称峰出现， 需要选择合适的衍生化试剂进行处 理， 才能满足气相色谱分析的要求 ［ 10 ］。液相色谱法 适合不稳定、 不易衍生化、 不易挥发和分子量较大的 化合物， 是分析酚类化合物的理想检测手段。 液 －液萃取是经典的前处理方法， 但有很多弊 病， 如 操作比较复杂， 费时; 有机溶剂使用量大， 污 染环境。另外有机溶剂提取时容易产生乳化使测定 结果发生误差。固相萃取是近几十年出现的一类 固 －液提取方法， 由于方法简单、 快速、 经济， 取样量 小， 对环境无污染， 被越来越多的实验室采用。国产 GDX －502 树脂对萃取酚类有较强的吸附 ［ 11 ］， 优于 目前常用的 C18柱， 同时 GDX －502 树脂与固相萃取 相结合萃取酚类的研究报道较少。本文采用 GDX －502树脂填充成固相萃取柱， 并与自动萃取装 置联用， 萃取环境水样中的酚类化合物， 采用高效液 相色谱法 HPLC 测定， 取得较好效果。 1实验部分 1． 1仪器与主要试剂 岛津 LC －10Avp 高效液相色谱仪 日本岛津 公司 ， 配紫外检测器。 12 管固相萃取装置 购自美国 Supelco 公司。 GDX －502 树脂 60 ～80 目， 天津市化学试剂 二厂 使用前用丙酮浸泡数日， 多次更换新溶剂 至丙酮无色， 再用乙腈回流提取 6 h 以上。纯化后 的树脂密封保存在甲醇中备用。 酚类标样购自国家标准物质研究中心， 乙腈作 溶剂， 稀释成不同浓度的混合标准使用液。 Millipore 水， 乙腈 HPLC 级 、 甲醇 HPLC 级 、 丙酮 农残级 、 乙酸 分析纯 。 1． 2实验方法 用10 mL 乙腈和10 mL 水淋洗自制的GDX －502 树脂固相萃取柱， 每次淋洗时尽量不要使液面低于树 脂床， 使其处于活化状态备用。将混合标样加入 1 L 水中， 振荡混匀， 配成一定质量浓度的模拟水样。调 节 pH 为2 后， 水样以20 mL/min 的流速抽滤过固相 萃取 SPE 柱。用乙腈洗脱柱上吸附的酚类化合物， 采用 N2流将洗脱液吹至1 mL， 用 HPLC 测定。 1． 3高效液相色谱条件 色谱柱 Waters SymmetryC8， 4．6 mm 250 mm， 粒径5 μm。流动相 A Millipore 水 1 体积分数 醋酸; 流动相 B 乙腈。流动相流速 1 mL/min。线性 梯度 A ∶ B 70 ∶ 30;7 min 以后改为 A ∶ B 30 ∶ 70， 保持2 min;15 min 时改为 A ∶ B 20 ∶ 80;22 min 时改 为 A ∶ B 70 ∶ 30， 保持8 min。柱温 35℃， 进样量 20 μL， 以外标法定量。紫外检测波长280 nm 和290 nm。 2结果与讨论 2． 1双波长检测 不同物质最大吸收波长不同。苯酚、 对硝基 酚、 间甲酚、 2， 4 － 二氯酚、 2， 4， 6 － 三氯酚、 五氯酚 的最大吸收波长分别为 275、 320、 275、 295、 295、 305 nm。为提高分析灵敏度， 选择 280 nm 和 290 nm 作为检测波长。用双波长检测器可同时得到两 张色谱图。如图 1 所示， 苯酚、 间甲酚在 280 nm 检测波长谱图中的峰较高; 对硝基酚、 2， 4 － 二氯 酚、 2， 4， 6 － 三氯酚、 五氯酚在 290 nm 检测波长谱 图中的峰较高。因此， 苯酚、 间甲酚采用 280 nm 波 长定量; 对硝基酚、 2， 4 － 二氯酚、 2， 4， 6 － 三氯酚、 五氯酚采用 290 nm 波长定量。 图 1 6 种酚类标准样品紫外检测色谱图 Fig． 1Ultraviolet Chromatograms of 6 phenol compounds standard samples 1苯酚; 2对硝基酚; 3间甲酚; 42， 4 － 二氯酚; 52， 4， 6 － 三氯酚; 6五氯酚。 201 第 2 期 岩矿测试 http ∥ykcs． i3t． com． cn/ 2007 年 ChaoXing 2． 2自动化萃取 目前文献采用 GDX － 502 树脂富集水中酚类 化合物， 多数是将树脂装在玻璃柱中， 使得水样上 柱难以实现自动化， 且流速不易控制， 增添了人为 因素， 样品分析精度受到影响。本文将使用过的 SPE 小柱去掉原填充物， 湿法加入纯化后的 GDX －502 树脂， 与自动萃取装置联用， 实现了自动化 萃取和批量处理环境水样中的酚类化合物 可同 时处理 12 个水样 ， 且该方法树脂用量大大减少， 降低了成本。 2． 3固相萃取相优化 C18小柱是目前常用的固相萃取吸附剂， 在有 机样品前处理中广泛应用; GDX －502 树脂是国产 的苯乙烯型大孔吸附树脂， 既具有较大的比表面和 适当的孔径结构， 又因含有极性基团氰基 CN 而具有中强极性， 有利于以范德华力和较氢键弱的 作用力从水中富集微极性的酚类化合物 ［11 ］。选择 两种型号的 C18小柱 LC － C18和 ENVI － C18 与国 产的 GDX －502 树脂作对比研究。用模拟水样按 样品处理方法过柱， 分别测定回收率。由表 1 可以 看出， 用 GDX －502 树脂对 6 种酚类的总体回收率 最高; LC － C18和 ENVI － C18小柱对苯酚、 对硝基 酚、 间甲酚、 2， 4 － 二氯酚的富集效果不佳。用 GDX － 502 树脂自行填充的 SPE 小柱每根成本是 C18小柱成本的 50， 并且可重复使用。故采用 GDX － 502 树脂填充的 SPE 小柱富集酚类化合物 既可获得较高回收率， 又能降低成本。 表 1吸附剂对酚类化合物回收率的影响① Table 1Effect of absorbents on recoveries of phenol compounds 吸附剂 回收率R/ 苯酚 2 －氟 苯酚 对硝 基酚 间 甲酚 2， 4 － 二氯酚 三氯 酚 2， 4， 6 － 三溴苯酚 五氯 酚 LC-C18NDND2．511．679．587．981．582．1 ENVI-C18NDND4．14．542．696．195．788．1 GDX- 502 树脂 83．777．495．082．591．792．089．894．2 ① 2 －氟苯酚、 2， 4， 6 －三溴苯酚为替代物; ND 表示未检出。 2． 4洗脱剂的选择 洗脱剂极性不同， 洗脱效率也不同， 需要选择 适宜的洗脱剂获得较高回收率。实验考察了乙腈、 甲醇、 二氯甲烷对酚类化合物的洗脱能力。由表 2 可知， 甲醇的洗脱能力最弱， 6 种酚的回收率都不 高; 二氯甲烷对五氯酚的洗脱能力较差， 而且需要 换相后才能用液相色谱测定; 乙腈的洗脱能力最 强， 可将树脂上吸附的 6 种酚充分洗脱。故选择 乙腈作为洗脱剂。 表 2洗脱剂对酚类化合物回收率的影响 Table 2Effect of eluting solutions on recoveries of phenol compounds 吸附剂 回收率R/ 苯酚对硝基酚间甲酚2， 4 －二氯酚三氯酚五氯酚 乙腈83．795．082．591．792．094．2 甲醇60．068．958．665．864．159．2 二氯甲烷85．886．087．894．189．259．5 2． 5检出限和线性范围 配制酚浓度为 0． 01 ～100 mg/L 的标准系列溶 液， 进样后对不同浓度下各种酚的峰面积进行积 分， 计算出回归方程， 以各待测酚保留时间处基线 噪声的 3 倍所对应的浓度为方法的检测限。表 3 结果表明， 在选定的色谱条件下， 测定 6 种酚类化 合物的线性相关系数均大于 0． 9990， 方法检出限 LD 为 0． 01 ～0． 05 mg/L。 表 3酚类化合物的线性方程及方法检出限 Table 3The linear equations of phenol compounds and detection limits of the 酚类化合物线性回归方程相关系数 LD/ mgL －1 苯酚y 11768x 80400．99900．05 对硝基酚y 14740 x －311．771．00000．01 间甲酚y 14763x 4871．60．99990．05 2， 4 － 二氯酚y 17696x －747．3 1．00000．02 三氯酚y 15922x －10161．00000．02 五氯酚y 7820 x －629．231．00000．05 2． 6方法的准确度和精密度 采用本方法进行7 次平行回收率试验， 1 L 模拟水 样加标量为 2 μg/L， 过柱富集后萃取， 定容至1 mL。 表4结果表明， 方法的平均加标回收率珔R 为82．5 ～ 95．0， 精密度 RSD， n 7 为3．6 ～9．2。 2． 7不同来源水样的加标回收试验 从北京不同地区取护城河水过滤后， 分别取 1 L水加入 2 mg/L 标准样品， 和未加入标准样品的 1 L 水， 经水样预处理， 用 HPLC 检测， 加标回收率 结果见表 5。由表 5 可以看出， 本方法符合实际样 品检测的要求， 可用于地下水与地表水的检测。 301 第 2 期何淼等 GDX －502 树脂富集高效液相色谱法测定地表水中酚类化合物第 26 卷 ChaoXing 表 4方法的准确度和精密度试验① Table 4Accuracy and precision tests of the 酚类化合物 珔 R/RSD/酚类化合物 珔 R/RSD/ 苯酚83．74．02， 4 －二氯酚91．76．0 对硝基酚95．03．62， 4， 6 －三氯酚92．07．2 间甲酚82．59．2五氯酚94．25．0 ①珔R 为平均回收率， 测定次数 n 7。 表 5不同地点所采地表污水的加标回收率① Table 5Recoveries by standard addition for ground surface water samples from different sites 酚类 化合物 加标量 ρB/ μgL －1 护城河水1 基体值 μg/L 检测值 μg/L 回收率 R/ 护城河水2 基体值 μg/L 检测值 μg/L 回收率 R/ 苯酚2．000．632．4591．01．372．9378．0 2 －氟苯酚20．0 ND16．080．0ND15．979．5 对硝基酚0．500．490．9082．00．901．3080．0 间甲酚2．19ND2．39109．1ND2．1196．3 2， 4 －二氯酚2．00 ND1．8592．5ND1．7286．0 2， 4， 6 －三氯酚2．00 0．161．6574．50．282．2699．0 2， 4， 6 －三溴苯酚20．0ND 16．281．0ND17．185．5 五氯酚2．00ND1．5477．0ND1．5175．5 ① 2 － 氟苯酚、 2， 4， 6 － 三溴苯酚为替代物， 回收率均符合控制限 要求; ND 表示未检出， 计算回收率时将其近似为 0。 3结语 采用实验室装填的 GDX －502 树脂作为固相萃 取吸附剂萃取地下水中的痕量酚类化合物， 与传统的 液 －液萃取法和 C18小柱相比， GDX －502 树脂可重复 使用， 使前处理成本远远低于进口的商品吸附柱。 方法操作简单、 安全、 有机溶剂用量少、 吸附和解吸速 度快、 回收率高、 成本低， 是环境友好的前处理方式。 4参考文献 ［ 1］周文敏， 傅得黔， 孙宗光． 水中优先控制污染物黑名 单［ J］ ． 中国环境监测， 1990， 6 4 1． ［ 2］GB 749187， 水质; 挥发酚的测定; 蒸馏后溴化容量 法［ S］ ． ［ 3］国家环保局． 水和废水监测分析方法［M］ ． 北京 中国环境监测出版社， 2002 13 －57． ［ 4］郭伟， 林守麟， 胡圣虹． 在线膜过滤流动注射 － 分光 光度法直接测定废水中酚［J］ ． 岩矿测试， 2005， 24 4 245 －248． ［ 5］郑明辉， 包志成， 张兵． 大同市地表水及工业废水中 氯苯和酚类化合物的监测［ J］ ． 中国环境监测， 2000， 16 4 35 －38． ［ 6］佟柏龄， 李新纪， 徐维并． 衍生化预处理 － 气相色谱 法测定水中酚类污染物［J］ ． 岩矿测试， 1994， 13 4 293 －296． ［ 7］王玲玲， 申剑． 固相萃取/GC － MS 法测定水中半挥 发性有机物［ J］ ． 现代科学仪器， 2003 3 53 －55． ［ 8］周晓珍， 肖熳． 高效液相色谱法测定水中六种酚类 化合物［ J］ ． 南昌高专学报， 2005 1 103 －105． ［ 9］辛梅华， 徐金瑞， 陈东． 反向高效液相色谱分离 － 安培法检测酚类化合物［J］ ． 分析化学， 1994， 22 5 505 －508． ［ 10］ Heberer T H． Identification and Quantification of Pes- ticide Residues and Environmental Contaminants in Ground and Surface Water Applying Capillary Gas Chromatography Mass Spectrometry［D］ ． TU Berlin Thesis in German ， Berlin Wiissenschaft and Tech- nik Verlag， 1995 437． ［ 11］ 包南， 高连存， 王吉顺， 等． GDX 树脂和二氧六环的 理化性质对水中酚类污染物富集洗脱性能的影响 ［ J］ ． 高等学校化学学报， 1994， 16 12  1761 －1765． 上接第 100 页 ［ 14］ 张志远． 中太平洋铁锰结壳元素和 Nd － Pb 同位素 演化及其古环境意义［ D］ ． 南京大学硕士学位论文， 2002． ［ 15］ 叶瑛， 王汝建， 屠霄霞， 等． 东太平洋柱状沉积物的 古气候与古环境记录［ J］ ． 海洋学报， 2005， 27 3 170 －175． ［ 16］ Aoki S，Kohyama N． Cenozoic Sedimentation and Clay Mineralogy in the Northern Part of the Magellan Trough，Central Pacific Basin［J］ ． Marine Geology， 1998， 148 1 －2 21 －37． ［ 17］ Park C K，Doh S J，Suk D W，et al． Sedimentary Fab- ric on Deep- sea Sediments from KODOS Area in the Eastern Pacific［J］ ． Marine Geology， 2000， 171 1 － 4 115 －126． ［ 18］ 韩杰， 叶瑛，张维睿． 大洋锰结核 壳 中南极底流 活动的地球化学记录［ J］ ． 矿物岩石地球化学通报， 2006， 25 2 154 －159． ［ 19］ 韩杰， 叶瑛， 张孟群， 等． X 射线荧光光谱在铁、 锰化 学态分析中的应用［J］ ． 分析化学， 2006， 34 12 108 －112． 401 第 2 期 岩矿测试 http ∥ykcs． i3t． com． cn/ 2007 年 ChaoXing