高效液相色谱法在酚类竞争吸附中的应用.pdf

监 测 与 评 价 高效液相色谱法在酚类竞争吸附中的应用 ＊ 辛梅华 李明春 王 琼 谢 英 张兴松 华侨大学材料科学与工程学院, 福建 泉州 362021 摘要 本研究采用反相 HPLC -紫外检测测定酚类化合物, 研究了流动相组成、配比、pH 值等因素对酚类分离的影响, 建立了测定 7 种酚类化合物的最佳色谱条件。 流动相为 50甲醇-0. 03 mol L HAC -NaAC 缓冲溶液, pH4. 5, 流速 1 mL min, 检测波长 UV 275 nm。 并用于酚类在改性壳聚糖上的竞争吸附测定, 具有简便、快速、准确等优点。 关键词 高效液相色谱法 紫外检测 酚 吸附 ＊福建省自然科学基金资助项目 E0540001 0 引言 酚类化合物广泛存在于石油化工、树脂、塑料 、 农 药等工业废水中 ,对人体具有致癌 、 致畸 、 致突变的潜 在毒性,毒性大小与取代基的结构 、 大小和位置有关。 因此酚的排放被严格规定 ,被列入环境中优先检测的 有机污染物,我国生活饮用水卫生标准中规定挥发酚 浓度 2 μ g L 。高效液相色谱法可以对不同取代的 酚类化合物同时分离检测 ,并保持原化合物的组成不 变,近年来广泛用于水中酚类化合物的测定 [ 1-6] 。 本研究采用反相 HPLC-紫外检测分离测定酚类 化合物 ,研究了流动相组成、 浓度、pH 值 、 流速等因素 对酚类化合物分离检测的影响 ,建立了同时测定 7 种 酚类化合物的HPLC 方法, 并用于酚类在改性壳聚糖 CTS 上的竞争吸附测定 , 具有简便、快速 、准确等 优点 。 1 实验部分 1. 1 主要仪器和试剂 高效液相色谱仪 LC-6A 系列 ,包括 7125 手动进 样器 带 20 μ L 定量环 ,SPD-6AV 紫外-可见分光光度 检测 器, Shim-pack CLC- ODS 色谱 柱 4. 6 mmID 200 cm ,5 μ m ; SEPU3000 色谱工作站 ; CQ-50 超声波 清洗器; ORION-828 型 pH 计; Milli- Q 超纯水过滤器; 可调式移液器; THZ-82型恒温振荡器。 酚标准溶液 间苯二酚、苯酚 、 间硝基酚 、2, 4 -二 硝基酚 、 邻硝基酚、 对氯苯酚、2,4-二氯酚用适量甲醇 溶解 ,Milli- Q 超纯水定容 ,配制成 1 mg mL 的溶液 ,用 时稀释至所需浓度。 1. 2 色谱条件 流动相为 0. 03 mol L HAC- NaAC 缓冲溶液, 用 HAC 调节 pH 至 4. 5,0. 45 μ m 滤膜过滤 , 超声波脱气 15 min, 甲醇配比 50 V V , 流速 1 mL min, 室温 222 ℃,紫外检测波长 275 nm , 衰减 2, 进样量 20 μ L 。 以峰高-外标法定量。 2 结果与讨论 2. 1 检测波长选择 分别配制一定浓度的间苯二酚 、 苯酚 、 间硝基酚、 2,4-二硝基酚 、邻硝基酚 、对氯苯酚和 2,4-二氯酚溶 液,在紫外可见分光光度计上扫描, 可见 ,酚类化合物 在210 nm 和 270 nm 附近有最大吸收 ,但有机溶剂大 多在 210～ 230 nm 有吸收,干扰测定, 本研究选择7 种 酚的吸光值都比较大的 UV275 nm 进行实验 。 2. 2 流动相组成及浓度 本研究选择 pH 范围在 3. 6 ～ 5. 8 的 HAC-NaAC 缓冲液作流动相。有机改性剂使流动相更易接近固 定相和减少保留时间 ,选择乙腈和甲醇作为有机改性 剂,在室温、流速为 1. 0 mL min 条件下, 试验了甲醇 及乙腈 水溶液对酚类洗脱的影响 。结果, 采用甲醇 和乙腈都能对以上酚类化合物进行洗脱分析 ,但乙腈 价格较贵, 故选择甲醇作有机改性剂进行实验 。本研 究选择 HAC-NaAC 缓冲溶液的浓度为 0. 03 mol L 进 行实验。 2. 3 甲醇含量对色谱分离的影响 以0. 03 mol L HAC- NaAC 缓冲溶液 pH 3. 0 为 流动相 ,加入不同配比的甲醇, 试验了甲醇含量对色 谱分离的影响结果随着甲醇含量的增加 ,溶质的保留 值减小,且保留值越大的组分受甲醇浓度变化的影响 越大 。甲醇含量在 40～ 50范围内分离效果较 好,但甲醇含量在 40时 , 酚的保留时间较长, 特别 是2,4-二氯酚在 26 min 才出峰, 分析时间太长 ,且峰 69 环 境 工 程 2007年 4 月第25 卷第2 期 拖尾 ,故本研究选择甲醇含量为50进行实验 。 2. 4 流动相 pH 值对色谱分离的影响 流动相 pH 值影响溶剂、试剂的解离平衡和疏水 性, 是 决定 保留和 检测 机理 的重要 因素 。 配制 0. 03 mol L的 HAC-NaAC 缓冲溶液 , 用 HAC 和 NaOH 溶液调节不同的 pH 值, 甲醇与缓冲液的体积比为 50 50, 试验了流动相 pH 对色谱分离的影响 ,结果 ,随 着 pH 的增加, 除 2, 4-二氯酚的容量因子变化较大 外,其它各酚的保留值变化不大 。但 pH 在 3. 0～ 3. 5 之间 ,2,4 -二硝基酚和间硝基酚基本重叠; pH 在5. 5～ 6. 0 之间 ,2,4 -二硝基酚又与间苯二酚基本重叠,不能 较好地分离, 并且 pH 大 , 峰拖尾。考虑到以硅胶为 基体的填料 ,酸度太大或太小, 都会影响填料的稳定 性,对键合固定相不利,因此本研究选择缓冲液的 pH 为4. 5 进行实验 。 2. 5 流速对色谱分离的影响 以 0. 03 mol L HAC- NaAC 缓冲 液 pH 4. 5 甲醇 50 50 V V 为流动相 ,在不同流速条件下进行 实验 , 结 果, 流速 增大 , 保 留时 间减 小。 流 速在 1. 2 mL min时 ,洗脱较快 ,色谱峰部分重叠 ,并且流速 增加 ,色谱柱的柱压增加 ,不利于色谱柱的长期使用。 流速为 1. 0 mL min 和 0. 8 mL min 时分离效果较好, 但在 0. 8 mL min 时, 2, 4-二氯酚保留时间较长, 为 24 min ,分析时间太长, 故该实验选择流动相流速为 1. 0 mL min。 2. 6 柱温对色谱分离的影响 以 0. 03 mol L HAC- NaAC 缓冲 液 pH 4. 5 甲醇 50 50 V V 为流动相, 流速 1. 0 mL min, 试验 了柱温分别为室温 222 、 40、 60 ℃ 对色谱分离的影 响。结果 ,柱温升高 ,保留时间减小 ,但对分离度影响 不大 。考虑到柱温在 40 ℃以上时甲醇易产生气泡, 基线不易稳定, 本实验选择室温进行实验。 根据以上实验所选的最佳色谱条件, 在 Shim- pack CLC-ODS 4 . 6 mm 200 cm ,5 μ m 色谱柱上, 以 0. 03 mol L HAC-NaAC 缓冲液 pH 4. 5 甲醇 50 50 V V 作流动相, 流速为1mL min ,室温 22 2 ℃,紫 外检测波长275 nm, 衰减 2,进样量 20 μ L 。结果,7 种 酚的标准色谱图如图 1 所示 ,在20 min 内可同时分离 测定 。 2. 7 线性范围和检测限 配制 1 mg mL 的各种酚溶液, 稀释成一系列浓度 的标准溶液 , 用 0. 03 mol L HAC- NaAC 缓冲液 pH 1间苯二酚; 2苯酚; 3间硝基酚; 42, 4 -二硝基酚; 5邻硝基 酚; 6对氯苯酚; 72, 4 -二氯酚。 图 1 酚的标准色谱图 4. 5 定容 ,在 UV 275 nm ,进样 20 μ L 测定 。结果, 线 性范围、线性方程 、相关系数及检测限 S N 2 见表 1。 对 7 种酚的混合溶液进样 8 次平行测定, 其 相对标准偏差2。 表 1 线性范围和检测限 样品 线性范围 μ g mL- 1 线性方程1 H aCb 相关系 数 R2 检测限 ngμ L- 1 RSD n 8 间苯二酚0～ 100H 88. 50C1. 450. 99940. 111. 1 苯酚 0～ 140H 47. 62C1. 570. 99910. 191. 2 间硝基酚0～ 60H304. 88C1. 770. 99940. 031. 7 2,4-二硝基酚0～ 50H135. 14C1. 030. 99940. 071. 5 邻硝基酚0～ 50H156. 74C1. 030. 99910. 061. 7 对氯苯酚0～ 180H 28. 41C1. 360. 99960. 311. 9 2,4-二氯酚 0～ 160H 10. 08C0. 930. 99980. 841. 7 注 1 C 为浓度 μ g mL ; H为峰高 μ V。 2. 8 共存酚类的干扰测定 在以上所选的最佳色谱条件下, 分别进行上述 7 种酚及对氨基酚 、 1, 4 -对苯二酚、邻氨基酚、间甲酚 的干扰实验 ,结果表明 , 对氨基酚、邻氨基酚、1, 4 -对 苯二酚干扰间苯二酚的测定, 间甲酚干扰间硝基酚的 测定 。 2. 9 酚类化合物的竞争吸附测定 取改性壳聚糖产物 制备及对酚的吸附条件另文 报道 0. 1 g 于三角瓶中, 加入 20 mL 一定浓度 、 pH 为 6 的 7 种 酚 的 混 合 溶 液, 30℃恒温 水 浴 振 荡 120 r min2 h ,抽滤 ,稀释。取滤液按照上述所选的 最佳色谱条件, 进样 20 μ L 进行HPLC 分析, 测定吸附 前后酚的浓度变化, 计算改性CTS 对各种酚的吸附率 Q 和吸附容量Qe如表 2 所示 。 70 环 境 工 程 2007年 4 月第25 卷第2 期 表 2 酚类化合物的竞争吸附结果 样品 吸附前 浓度 C0 mgmL- 1 吸附后 浓度 C1 mgmL- 1 吸附率 Q 吸附容量 Qe mgg - 1 间苯二酚0. 0800. 0782. 50. 4 苯酚 0. 1200. 05256. 713. 6 间硝基酚0. 0300. 02710. 00. 6 2, 4 -二硝基酚0. 0400. 03220. 01. 6 邻硝基酚0. 0300. 02130. 01. 8 对氯苯酚0. 1400. 08638. 610. 8 2, 4 -二氯酚 0. 1600. 03478. 825. 2 由表 2 可见 ,改性壳聚糖对水中不同酚类的吸附 能力不同。当表 2 中几种酚类共存时 ,优先去除 2,4- 二氯酚。 2. 10 回收率测定 配制不同酚浓度的模拟含酚废水, 按照上述操作 进行吸附实验。取吸附液进行 HPLC 分析, 加入 7 种 已知浓度的酚标准溶液进行加标回收实验,计算回收 率如表 3 所示。可见, 采用本实验建立的 HPLC 方法 测定改性壳聚糖对酚的竞争吸附, 结果准确可靠。 表 3 回收率测定结果 样品 含量加入量测得量回收量 mgmL- 1 回收率 间苯二酚0. 05180 . 02700. 07990. 0281104. 2 苯酚 0. 02530. 0400. 06610. 0408102. 0 间硝基酚0. 01780. 0100. 02790. 0101101. 3 2,4 -二硝基酚0 . 0200 . 01300. 03300. 0130100. 1 邻硝基酚0. 01410. 0100. 02400. 009999 . 1 对氯苯酚0. 05670 . 04700. 10400. 0473100. 6 2,4 -二氯酚 0. 02270 . 05300. 07650. 0537101. 3 3 结论 该项目采用反相 HPLC-紫外检测测定间苯二酚、 苯酚、间硝基酚 、2,4-二硝基酚、邻硝基酚 、对氯苯酚 和2,4-二氯酚等酚类化合物, 建立了同时分离测定以 上 7 种酚类化合物的最佳色谱条件 。并用于酚类在 改性CTS 上的竞争吸附测定, 具有简便 、 快速 、 准确等 优点 。 参考文献 [ 1] 张秀忠, 赖举伟, 刘丽君. 固相萃取 -高效液相色谱法测定水中的 酚类化合物. 给水排水,2004, 30 2 30 -31. [ 2] 辛梅华, 李明春, 徐金瑞. 废水中优先控制污染酚的HPLC 分离 - 电化学检测. 环境科学与技术, 2001, 24 2 40 -43. [ 3] 苏宇亮, 方黎. 固相萃取-高效液相色谱法测定水中 12 种酚类化 合物. 现代科学仪器,2004, 4 55 -57. [ 4] 奚稼轩. 固相萃取 -高效液相色谱法测定饮用水中酚类化合物. 环境化学, 2004, 23 2 235 -236. [ 5] Jon K. Tǒrnblom, Taylor F. W. Bureyko ,Craig D. MacKinnon. Simulating phenol high -perance liquid chromatography retention times as the pH changes mobile phase pH versus buffer pH. Journal of Chromatography A, 2005, 1095 1-2 68 -73. [ 6] Maria Tasioula -Margari, Otu Okogeri .Simultaneous determination of phenolic compounds and tocopherols in virgin olive oil using HPLC and UV detetion. Food Chemistry , 2001, 74 3 377 -383. 作者通讯处 辛梅华 362021 福建泉州 华侨大学材料科学与工 程学院 电话 0595 22690917 E -mail mcli hqu. edu. cn 2006- 09-15 收稿 简讯2006 年环境工作总结 十届全国人大五次会议上国务院总理温家宝在政府工作报告中强调, 要把节能降耗、保护环境作为转变经济增长方式的 突破口和重要抓手, 坚定不移地实现两个约束性指标, 努力建设资源节约型和环境友好型社会。 温家宝指出, 2006 年是我国实施“十一五”规划并实现良好开局的一年, 国民经济和社会发展取得重大成就。 一年来, 我国更 加重视节能环保工作。 完善节能降耗、污染减排政策, 普遍建立节能减排目标责任制。 积极推进重点行业、重点企业和重点工程 的节能工作, 开展循环经济试点, 加强三峡库区、松花江 、南水北调水源及沿线、渤海等重点流域和区域水污染防治工作, 实施燃 煤电厂脱硫、城市污水处理、垃圾无害化处理等环保重点工程。 连续 4 年在全国开展整治违法排污企业、保障群众健康环保专项 行动。 扎实推进生态保护和建设。 整顿规范矿产资源开发秩序取得阶段性成果。 地质勘查工作得到加强。 温家宝说, 经济增长方式粗放, 突出表现在能源消耗高、环境污染重。“ 十一五”规划提出了节能降耗和污染减排目标, 并作 为约束性指标。 这对于推动经济增长方式转变、加强节能环保工作具有十分重要的意义。 一年来, 各地区各部门做了大量工作, 取得了积极进展。 主要污染物排放总量增幅减缓, 化学需氧量、二氧化硫排放量由上年分别增长5. 6和13. 1, 减为增长 1. 2 和 1 . 8。 但是, 全国没有实现年初确定的单位国内生产总值能耗降低 4左右、主要污染物排放总量减少 2的目标。 主要原 因是 产业结构调整进展缓慢, 重工业特别是高耗能、高污染作业增长仍然偏快, 不少应该淘汰的落后生产能力还没有退出市场, 一些地方和企业没有严格执行节能环保法规和标准, 有关政策措施取得明显成效需要一个过程。“十一五”规划提出这两个约束 性指标是一件十分严肃的事情, 不能改变, 必须坚定不移地去实现, 国务院以后每年都要向全国人大报告节能减排的进展情况, 并在“ 十一五”期末报告 5年这两个指标的总体完成情况。 摘自“ 中国环境报” 71 环 境 工 程 2007年 4 月第25 卷第2 期 Abstract It is described the composition, function and construction technic of a floating cover system. It is also discussed the necessity and the importance of the floating cover system in a regulating reservoir by taking the regulating reservoir of Shenzhen Xiaping Landfill for example, meanwhile, it is at last concisely introduced the application and prospect of the floating cover technology in China. Keywords refuse landfill, regulating reservoir and floating cover film THE DESIGN OF TREATMENT PROCESS OF MEDICAL WASTESPan Qing 62 Abstract It is designed the treatment process of medical wastes by thermal decomposition double -incineration 3T controland application of new technigue in the system of flue -gas clean, the running result showed that the treatment process can treat medicalwastes effectively, and has the advantages of no secondary pollution and good social, economic and environmental benefits, which is worth popularizing. Keywords AB -incinerator, thermal decomposition, medicalwastes and design of treatment process RESEARCH ON PREPARATION OF IRON CONCENTRATE POWDER FROM PYRITE CINDER Mi Qingliang Huang Xiaoqin QuJiaguo 67 Abstract It is analyzed the current use of pyrite cinder in Chenxi County and made an in -depth discussion on the new technology for the preparation of iron concentrate powder from pyrite cinder. By means of screening and physics -chemistry treatment processes of pyrite cinder. the related norms of iron concentrate powder can meet the quality requirements by iron and steel industry. Keywords pyrite cinder, utilize and research APPLICATION OF HPLC TO COMPETITIVE ABSORPTION OF THE PHENOLS Xin Meihua Li Mingchun Wang Qiong et al 69 Abstract The determination of phenolswas carried out by Rp -HPLCwith UV detection. The effects of the component, concentration, pH and flow rate of the mobile phase on the separation of phendswere studied. The optimal chromatographic conditions for the separation and determination of phenols have been obtained. The experimental results can be used to the detection of competitive absorption of the phenols on the modified chitosan. Keywords high perance liquid chromatography, UV detection, phenolic compounds and absorption DETERMINATIONOFCODCrINLOWCONCENTRATIONWASTEWATERWITH PHOTOELECTRIC COLORIMETRYGuan Huiling Li Xiaoming Yang Qi et al 72 Abstract This study is focused on the feasibility of utilizing the photoelectric colorimetry to determine the CODCrof low concentration wastewater. The photoelectric colorimentry has better accuracy and precision, it can greatly decrease the dosage of reagent, and the results can be displayed directly without the titration or protracting criterion curve. However, this can t resist the influence of Cl-well. Keywords CODCrmeasurement, photoelectric colorimetry and low concentration wastewater CALCULATION OF RIVER WATER ENVIRONMENTAL CARRYING CAPACITY BASED ON TRIANGULAR FUZZY NUMBERLi Ruzhong Gao Sudi 74 Abstract Based on the characteristics of fuzzinessand impreciseness of river water system, and the lack ofwater environmental ination, the parameters of river water environmental system are defined as triangular fuzzy numbers. On the basis, a fuzzy model for calculating river water environmental carrying capacity is established through fuzzifying the parameters in the conventional and certain model. From the model proposed above, the triangular fuzzy values of river water environmental carrying capacity are derived. According to the different required confidnece levelα , the above river water environmental carrying capacity can be transed from triangular fuzzy numbers into interval values. Study results show that the new model is more scientific and reasonable than that of conventional one. Keywords water environmental system, water environmental carrying capacity,triangular fuzzy number, membership function and confidence level DIRECTARSENIC DETERMINATION OFATMOSPHEREPARTICULATES AND DIESEL EXHAUST BY SPECTROPHOTOMETRYLi Shuwen Bai Tingting 78 Abstract The spectrophotometry is introduced for arsenic determination. This can be used for sensitive determination of arsenic in atmosphere particulates. The is practically applied in the arsenic determination in northern area of China. It is proved that the is dependable and accurate. Comparing the resultsby this with those of atomic absorption, a good agreement is found between them. The arsenic determination of diesel exhaust of motor vehicles is also carried out, and a certain amount of arsenic is contained in diesel exhaust. Keywords spectrophotometry , trace arsenic, atmosphere particulates, absorbance and diesel exhaust MODEL OF ASSESSING LAKE AND RESERVOIR EUTROPHICATION BASED ON RBF NETWORKZhang Xiaodan Huang Zhaojun Xu Han et al 80 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25, No. 2,Apr. ,2007