液液萃取-毛细管气相色谱法测定水中邻甲苯酚和邻溴苯酚

时间：2024-07-28

(上海市长宁区环境监测站，上海 200052)

邻甲苯酚和邻溴苯酚作为重要的有机合成中间体，广泛应用于生产合成农药、合成树脂、染料和塑料抗氧剂等有机合成工业。邻甲苯酚和邻溴苯酚均为具有刺激性和致癌性的有毒物质，人体吸入、食入和经皮吸收后会对血管舒缩中枢及呼吸、体温中枢有明显抑制作用，对人的中枢神经系统、心肌、肝脏和肾脏等器官造成危害[1]。邻甲苯酚和邻溴苯酚主要通过工业废水的排放进入水环境，对水体可造成污染，对生态环境和人体健康造成危害。因此，准确测定地表水中邻甲苯酚和邻溴苯酚的残留量是非常有必要的。

邻甲苯酚和邻溴苯酚一般都以痕量浓度存在于地表水环境中，在测定前需对水样进行富集前处理。地表水中有机物的富集预处理一般采用固相微萃取法、固相萃取法、吹扫捕集法和液液萃取法等技术[2，3]。固相微萃取法、固相萃取法和吹扫捕集法可以富集大体积水样品，但方法耗时太长且使用成本较高，而液液萃取法是富集水中有机物的经典方法，具有操作稳定可靠、样品回收率高、成本较低且易于操作等优点[4，5]。本实验采用液液萃取法对地表水样品进行前处理，在酸性条件下选用乙酸乙酯作萃取溶剂，用气相色谱法同时测定水中邻甲苯酚和邻溴苯酚的含量。

1 实验部分

1.1 主要试验仪器和试剂

安捷伦7890N型气相色谱仪，配氢火焰离子化检测器(FID)(安捷伦公司)；TurboVap Ⅱ型定量氮吹浓缩仪(美国Caliper公司)；CSR-1-05型超纯水机。

2000mg/L邻甲苯酚和邻溴苯酚标准溶液，国家标准物质中心；正已烷、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、石油醚均为色谱纯；优级纯盐酸；优级纯氯化钠和硫酸钠，使用前于300℃下烘烤4h。

1.2 气相色谱条件

CD-5型毛细管色谱柱(15m×0.53mm×0.5μm)；进样口温度250℃；FID检测器温度300℃；氢气流量60mL/min，空气流量400mL/min；升温程序：60℃保持2min，以10℃/min升至160℃保持1min，然后以20℃/min升温到240℃，保持2min；载气为高纯氮气(纯度≥99.999%)，流速为1.0mL/min，尾吹流量20mL/min；不分流进样，进样量为1μL。

1.3 水样采集及处理

在采样现场，将地表水样品沿瓶壁缓缓倒入棕色玻璃采样瓶中，水样充满后塞紧瓶口使水样处于密封状态。采集后的水样最好当天分析，如不能及时分析，应将水样放置在4℃冰箱中避光保存[6]。

取200mL地表水经0.45μm微孔滤膜过滤后置于分液漏斗中，用盐酸调至pH值为4左右后加入8g氯化钠振摇溶解，再加入10mL乙酸乙酯振荡萃取10min，静置5min，收集有机相。有机相通过无水硫酸钠脱水后经氮吹浓缩仪浓缩至近0.5mL左右，用乙酸乙酯定容至1.0mL后，进行气相色谱分析[13]。

1.4 标准工作曲线配制

用乙酸乙酯将2000mg/L邻甲苯酚和邻溴苯酚标准溶液标准溶液物质稀释成浓度为10mg/L混合标准使用液。用微量注射器吸取0、2、5、10、30、40μL标准使用液到10mL乙酸乙酯中，配制成质量浓度均为0.00、2.00、5.00、10.0、20.0、40.0μg/L的混合标准系列。

2 结果与讨论

2.1 氯化钠用量

在液液萃取过程中加入适量的无机盐，利用盐析效应使水相和有机相更好地分层，有利于提高有机物的萃取效率。本实验在萃取过程中加入氯化钠以提高邻甲苯酚和邻溴苯酚的萃取效率。在200mL浓度为20μg/L邻甲苯酚和邻溴苯酚混合水样中分别加入0、4、6、8、10g氯化钠后在上述条件下进行操作分析，考察氯化钠的加入量对邻甲苯酚和邻溴苯酚的回收率影响。实验结果表明，邻甲苯酚和邻溴苯酚的测定回收率随着氯化钠加入量的增加而变大，当氯化钠加入量超过8g时其回收率变化不大。因此，本实验选择200mL水样中的氯化钠加入量为8g。

2.2 萃取溶剂的选择

移取一定体积的邻甲苯酚和邻溴苯酚混合标准溶液于200mL水样中，分别选择正已烷、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、石油醚作为萃取溶剂，按1.3方法处理后进行色谱分析。结果表明，乙酸乙酯作为萃取溶剂时，邻甲苯酚和邻溴苯酚回收率最高，故选择乙酸乙酯作为萃取溶剂溶剂。

2.3 水样pH值的影响

移取一定体积的邻甲苯酚和邻溴苯酚混合标准溶液于200mL水样中，用盐酸和氢氧化钠将水样的pH值调节为4、6、8、10后按上述步骤进行液液萃取和色谱分析，考察样品溶液的pH值对邻甲苯酚和邻溴苯酚回收率的影响。结果表明，水样pH值较小时，有利于邻甲苯酚和邻溴苯酚在有机相中的分配和有机试剂的萃取，从而提高方法的加标回收率。因此，实验用盐酸将水样pH值调至4左右再进行萃取分析。

2.4 标准曲线和方法检出限

取邻甲苯酚和邻溴苯酚标准系列按1.2色谱条件由低浓度到高浓度上样分析，以色谱峰面积为纵坐标、溶液的浓度为横坐标，绘制工作曲线，邻甲苯酚回归方程为Y=3249X-234.7，相关系数r=0.9994，邻溴苯酚回归方程为Y=4257X-118.1，相关系数r=0.9992。

在上述工作条件下进行对浓度为2.00μg/L邻甲苯酚和邻溴苯酚的混合标准溶液平行分析7次，计算标准编差S。方法检出限按公式MDL=S·t(n-1,0.99)计算,其中：t(n-1,0.99)为置信度为99%、自由度为n-1时t值，n为重复次数，当n=7时，t值取3.143，计算出地表水中邻甲苯酚检出限为0.04μg/L，邻溴苯酚检出限为0.03μg/L[7]。

2.5 色谱图

取邻甲苯酚和邻溴苯酚标准混合溶液，除色谱柱外按1.2设置仪器参数，分别使用DB-1色谱柱、DB-624色谱柱、CD-5色谱柱及HP-5色谱柱进行分析，结果表明，选择CD-5型毛细管色谱柱，邻甲苯酚和邻溴苯酚达到较高的色谱信号响应值，分离度良好，见图1。

图1 邻甲苯酚和邻溴苯酚标准样品色谱图

2.6 方法精密度和加标回收率试验

按照本试验方法对3份不同地区地表水样品进行测定，均未检出邻甲苯酚和邻溴苯酚。在上述200mL水样中分别加入一定量的邻甲苯酚和邻溴苯酚标准中间液，配制成浓度为3.00、5.00、8.00μg/L3个浓度点样品，在上述工作条件下每个样品重复测定7次，进行加标回收和精度度试验，见表1。实验结果表明，邻甲苯酚和邻溴苯酚的加标回收率在92.9%～97.1%间，相对标准偏差均小于3%，见表1。

表1 加标回收率及精密度试验