水中间二硝基苯检测方案(气相色谱仪)

2 引言 硝基苯类化合物通常作为重要的化工原料或中间体，同时又是环境中主要的有机污染物之一，因其结构稳定，难以降解，在工业生产中会渗入到空气或排放到水体当中，从而对地表水、地下水和海洋水体造成污染，美国EPA规定：硝基苯，2，4-二硝基甲苯及2，6-二硝基甲苯为环境中优先监测污染物。 《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006对环境水样中硝基苯的含量进行了严格限定。近年来对环境保护的日趋重视，对水质监测要求也不断提出新的要求，近日由环保部提出的标准 HJ 648-2013明确提出了水体中15种硝基苯化合物的检测方法。由于水体中所含硝基苯含量通常较低，对前处理和检测方法提出了比较高的要求。 本文采用 Dionex Autotrace 280 全自动固相萃取仪结合气相色谱-电子捕获检测器完成了饮用水中15种硝基苯类化合物的测定工作。方法对固相萃取条件及气相色谱条件进行了优化，实验结果表明本方法对15种硝基苯的分析灵敏度较高，回收率较好，线性较好，同时具有采用溶剂量少，提取速度快、操作方便等优点。 方法摘要 于500mL水样中加入1mL甲醇+1mL乙酸乙酯，通过SPE 固相萃取柱萃取、净化，经正己烷、丙酮洗脱、无水硫酸钠脱水干燥后，将收集液通过氮吹浓缩至1mL， 采用气相色谱方法完成了环境水样中痕量硝基苯的分析测定工作。 仪器：Dionex AutoTrace280-固相萃取仪； Trace 1310 GC-ECD气相色谱仪 ( SPE 小柱： C： T Thermofisher PEP-SPE(500mg/6mL) ) ( 气相色谱柱： TG-1701MS， ，0 0.25mm×30m， 0.25pm (P/N： 26090-1420) ) ( 试剂：甲醇，丙酮，正己烷(色谱纯，赛默飞世尔科技)； 高温烧结的无水硫酸钠，氯化钠(分析纯，北京 化学试剂厂) ) 样品制备 准确量取 500 mL 自来水样置于1L样品瓶中，加入1mL甲醇+1mL乙酸乙酯，摇匀，待测。 ( 固相萃取程序 ) ( Process 6 samples using the following method steps： ) ( 1 . Condition cartridge with 5.0 mL methanol(Me0H) into solvent waste； ) 2.Condition cartridge with 5.0 mL ethyl acetate(Et0Ac) into solventwaste； 3.Condition cartridge with 5.0 mL n-hexane(Hex) into solventwaste； 4.Condition cartridge with 5.0 mL ethyl acetate(Et0Ac) into solventwaste： 5.Condition cartridge with 5.0 mL Me0H into solvent waste； 6.Condition cartridge with 5.0 mL water into aqueous waste； 7.Load 550.0 mL of sample onto cartridge at 10mL/min； 8. Rinse cartridge with 5.0 mL of water into aqueous waste； 9.Dry cartridge with gas for 10.0 minutes； 10. Collect 10.0 mL Fraction into sample tube using Hex： acetone(9：1)；11. End 载气：氮气(99.999%)，恒流模式， 1mL/min。 柱温：50℃(0min)， 10℃ /min 到100℃ (3min)，3℃/min 到125℃(0min)，8℃ /min 到 250℃ 进样口温度：280℃ 进样量：1pL，不分流进样，分流时间为 1 min 检测器温度：300℃ 尾吹气流量：15mL/min 结果与讨论 AT280 固相萃取条件的优化 固相萃取柱的选择 在传统步骤中，常采用液液萃取的方式对水质中痕量有机组分进行富集、浓缩，方法不仅繁琐，而且高纯有机溶剂对实验操作人员的身体健康产生较大危害。固相萃取的出现，不仅显著提高了方法的选择性，而且大大提高了样品的批次处理重复性，同时，最大程度上减少了有机溶剂的使用 量，显著缓减了因此而造成的环境污染，因而逐步取代液液萃取的方法，成为水质中有机组分的主流富集手段。 本实验参考《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006 的限量要求，结合环保部标准 HJ 648-2013的方法，采用固相萃取法实现了水质中痕量硝基苯的富集。方法考察了 silica，PEP， agela、C1g、Cg等几种固相萃取柱对15种硝基苯的萃，取能力。实验结果表明，当选择最为常见的Cg固相萃取柱时，邻、间、对对基氯苯的回收效率较低。PEP 固相萃取柱以聚合物为填料，其 pH适用范围为1-14，表面同时具有亲水性和憎水性基团，对各类极性、非极性化合物具有较均衡的吸附作用，其吸附能力和样品容量远高于Cig键合硅胶(约为3-10倍)。本实验宜选择聚合物基质的固相萃取柱。经实验对比发现， PEP 对15种硝基苯的富集效果最好。 洗脱剂的选择 实验分别考察了甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、正己烷、丙酮不同比例进行洗脱的洗脱效率。结果表明，当选择正己烷丙酮(9：1)进行洗脱的洗脱效率最高，洗脱溶剂用量最少。 色谱条件的优化 色谱柱的选择在 HJ648-2013中采用30m×0.25mm×0.25um交联键合14%氰丙基苯和86%二甲基聚硅氧烷柱(1701)或60mx0.32mm×1.0pm 的英融石英毛细管交联键合100%二甲基聚硅氧烷柱(-1)，本方法中，考察了Tg-560mx0.25mm×0.25pm， 和 Tg-1701 30m×0.25mm×0.25pm 色谱柱来考察分离效果，通过改变柱温升温程序最终发现Tg-5色谱柱可以更快、更好的将15种硝基苯分离，但考虑到降低成本的需要，最终选择1701色谱柱，如下图为两根色谱柱分离15种硝基苯的色谱图。 图 1.15种硝基苯类物质在两种色谱柱上的分离情况 标准品色谱图及样品加标色谱图 在选定色谱条件下，15种硝基苯标准品色谱图见图2。 本方法条件下，15种硝基苯不受水样品中其他物质从生活饮用水加标分离谱图(图3)中可以看出，在 的干扰，分离度较好。 图2.0.5 ug/mL 混合标准溶液色谱图， 1-硝基苯，2-邻-硝基甲苯，3-间-硝基甲苯，4-对-硝基甲苯，5-间-硝基氯苯，6-对-硝基氯苯，7-邻-硝基氯苯，8-对-二硝基苯，9-间-二硝基苯，10-2，6-二肖基甲苯，11-邻二硝基苯，12-2，4-二硝基氯苯，14-3，4-二硝基甲苯，15-2，4，6-三硝基甲苯 图3.加标色谱图(加标量0.1ug/L) 线性、加标回收、重复性及检出限 配制浓度分别为：5、10、20、50、100 pg/L的校准溶液，采用上述方法分别进样分析，考察各组分在5-100pg/L 浓度范围内的线性。实验结果表明15种组分在5-100pg/L线性关系良好，线性相关系数均大于0.99(见表3)。对水质样品添加混合标准溶液(加标浓度为0.02、0.1、0.5ug/L)， 考察15种硝基苯的加标回收情况。实验结果表明各组分的加标回收率均在81.3-97.8%之间，符合日常分析检测的要求。对0.02 ug/L、0.1 pg/L、0.5 pg/L 浓度水平的加标样品平行测定3次， RSD 值在 2.2-8.6%，符合稳定性要求。同时以三倍信噪比计算各组分检出限，各组分仪器检出限在0.1-2pg/L之间(见表3)。 序号 化合物 线性方程 回收率/% 仪器检出限 ug/L RSD/% 0.02pg/L 0.1pg/L 0.5pg/L 1 硝基苯 Y=0.062+0.0040*X 0.99928 88.2 88.9 92.6 1 4.3 2 邻硝基甲苯 Y=-0.0015+0.0003*X 0.99967 81.3 93.5 95.4 2 8.4 3 间硝基甲苯 Y=-0.0052+0.0021*X 0.99392 89.3 89.8 95.8 0.6 6.3 4 对硝基甲苯 Y=0.069+0.0005*X 0.99733 88.5 99.3 97.8 1 5.4 5 间硝基氯苯 Y=0.0156+0.0075*X 0.99928 86.0 90.6 89.9 0.15 3.8 6 对硝基氯苯 Y=0.0163+0.0056*X 0.99803 87.5 98.8 95.1 0.15 3.4 7 邻硝基氯苯 Y=0.0268+0.0064*X 0.99821 85.2 96.7 92.4 0.15 3.2 序号 化合物 线性方程 R2 回收率/% 仪器检出限ug/L RSD/% 0.02ug/L 0.1ug/L 0.5pg/L 8 对二硝基苯 Y=0.0228+0.0065*X 0.99715 93.2 88.4 98.6 0.12 4.5 9 间二硝基苯 Y=0.0276+0.0074*X 0.99901 83.3 88.5 90.7 0.1 8.6 10 2，6-肖硝基甲苯 Y=0.0028+0.0024*X 0.99964 95.3 89.8 95.7 0.2 7.3 11 邻二硝基苯 Y=0.0325+0.0070*X 0.99898 88.5 89.3 99.8 0.1 2.2 12 2，4-二硝基甲苯 Y=0.0150+0.0041*X 0.99744 94.0 90.9 89.3 0.2 3.8 13 2.4-二硝基氯苯 Y=0.0185+0.0062*X 0.99979 90.5 88.8 90.1 0.1 4.4 14 3.4-二硝基甲苯 Y=0.0390+0.0081*X 0.99826 93.2 95.7 96.4 0.1 3.5 15 TNT Y=0.0177+0.0056*X 0.99914 97.4 95.4 88.9 0.1 4.1 实际样品测试结果 采用上述方法条件测定了某地区的水质样品，有一地水样中检出2，4-二硝基氯苯，含量为 0.137 pg/L，如图4 图4.某地水样色谱图，其中1为检测到2，4-二硝基氯苯 赛默飞世尔 Autotrace280 全自动固相萃取仪可用于水质等液体样品或固体、半固体样品提取液中痕量有机物的萃取和浓缩。本方法通过 AT280 全自动化操作完成固相萃取柱的活化、上样、淋洗、洗脱和收集等过程，减少了人工干预及手动上样过程时间(按每个500mL的水羊需要50min 算，六个样可节省时间5小时)，极大的缩短了前处理时间，适于大批量水样的分析检测。检测结果表明，本方法对硝基苯类物质的测定具有灵敏度高、重复性好、线性良好、回收率较好和结果可靠等优点，完全满足饮用水中硝基苯类物质的检测需要。 ( 参考文献 ) ( [1]任朝兴，向统领，杨家欢.固相萃取-气相色谱/质 谱法同时测定海水中9种硝基苯类化合物.海洋环境 科学，2 0 1 2 ，31(5)：7 4 3-745. ) ( [2] Jang-Yeun Horng， Shang-Da H uang. 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