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索氏提取-高效液相色谱法测定底泥中邻苯二甲酸酯

2015-06-24彭虹潘锦陈嘉文

东莞理工学院学报 2015年3期
关键词:酯类化合物索氏酯类

彭虹 潘锦 陈嘉文

(中山市环境监测站,广东中山 528400)

塑化剂主要是邻苯二甲酸酯 (Phthalic Acid Esters,PAEs)类化合物,在塑料中呈游离状态,极易转移进入环境。邻苯二甲酸酯类化合物含有雌激素成分,具有影响生物体内分泌和导致癌细胞增殖的作用,属于致癌、致畸、致突变的环境激素[1-3]。其中6种被美国EPA列为重点控制的污染物,3种被我国列为优先控制污染物。

邻苯二甲酸酯类化合物的测定方法有 GC 法[4-5]、GC -MS 法[6-8]、HPLC 法[9-10]。HJ/T 72 -2001采用液液萃取-正相色谱法,该方法需要用到氰基柱,适用范围窄,并且使用异丙醇作为洗脱溶剂,粘性大,容易堵塞柱子。本文以4种邻苯二甲酸酯 (邻苯二甲酸二甲酯DMP、邻苯二甲酸二丁酯DBP、邻苯二甲酸二辛酯DOP、邻苯二甲酸二 (2-乙基己基)酯DEHP)为研究对象,采用反相高效液相色谱法,研究索氏提取对底泥中邻苯二甲酸酯类化合物的前处理方法,结合底泥样品数量较多的实际情况,以快速有效的检测特点来满足课题分析及日常工作的需要。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

高效液相色谱仪 (SHIMADZU 10AT),液相检测器 (SHIMADZU SPD-10AVP),Kromasil-C18色谱柱 (250 mm ×4.6 mm ×8 μm);Buchi B811索氏提取仪;Turbo VapⅡ蒸发浓缩仪;supelco固相萃取装置;固相萃取小柱:Cleanert ODS-SPE(玻璃小柱,1 g/6 mL);

4种邻苯二甲酸酯单标 (DMP、DBP、DOP、DEHP,1000 mg/L的甲醇溶液,国家环保总局标准样品研究所);替代品:邻苯二甲酸二苯酯 (DPP,100 mg/L的甲醇溶液,美国AccuStandard公司);正己烷、乙腈、甲醇、丙酮、二氯甲烷均为农残级 (美国B&J ACS,色谱纯,0.45 μm滤膜过滤);无水硫酸钠 (分析纯,350℃马弗炉烘4 h,冷却后存放于干燥器中备用);脱脂棉花 (用石油醚在索氏提取器中提取4 h);实验所用的水为二次蒸馏水,实验所用的玻璃器皿经蒸馏水、丙酮、正己烷依次洗涤,并且全程序杜绝使用塑料制品。

1.2 样品前处理

样品处理:将采集的底泥样品冻干、磨碎、过0.25 mm金属筛,储于干净的棕色瓶中,置于4℃冰箱中待测试。

索氏提取:称取10.00 g研磨好的底泥样品,加入5.00 g无水硫酸钠,混合均匀,用净化过的滤纸封好,放置于索氏提取腔中。加入5 μg替代物 (邻苯二甲酸二苯酯,DPP),80 mL正己烷-丙酮混合液 (体积比1∶1)作溶剂置于平底烧瓶中,抽取到设定的时间。收集提取液,氮吹至5 mL,待SPE小柱净化。

净化:用5 mL含10%丙酮的正己烷溶液和5 mL正己烷淋洗净化柱并弃去该溶液,将样品浓缩液转移到小柱上,用8 mL正己烷淋洗液分四次洗涤烧瓶,将洗涤液转移到净化柱上,用10 mL正己烷溶液淋洗小柱,淋洗液收集于氮吹管中,氮气吹干,再用1 mL甲醇定容,供高效液相色谱测定。

1.3 色谱条件

流动相80%甲醇,流速1.0 mL/min,检测波长228 nm,柱温35℃,进样量20 μL。

2 实验与讨论

2.1 空白试验

由于塑料的大量使用,邻苯二甲酸酯类化合物污染普遍存在,在整个试验中,很容易带入外界邻苯二甲酸酯类的干扰,对溶剂、器皿等从贮存到使用要严格控制外界邻苯二甲酸酯类的污染,因而做试剂空白和全程序空白试验。

取30 mL正己烷-丙酮 (体积比1∶1)农残级,用高纯氮气吹至1.0 mL后进行液相色谱测定,4种邻苯二甲酸酯类均未检出。

取空白底泥 (经正己烷抽提48 h)做全过程空白试验,结果表明,4种邻苯二甲酸酯类均未检出,满足分析要求。

2.2 不同萃取溶剂对回收率的影响

本方法在USEPA3540及国内文献报道的基础上,选用了五种不同的萃取溶剂,分别为正己烷-丙酮(体积比1∶1)、二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷和甲醇,测定不同萃取溶剂对回收率的影响,结果见表1。

表1 不同萃取溶剂对回收率的影响 %

从表1的数据可以看出,对邻苯二甲酸二丁酯 (DBP)来说,乙酸乙酯作为溶剂回收率最高,但是整体考虑4种邻苯二甲酸酯的回收率,还是正己烷-丙酮 (体积比1∶1)作为溶剂,回收率较好。因此,选择正己烷-丙酮 (体积比1∶1)作为实验的萃取溶剂。

2.3 索氏提取邻苯二甲酸酯的条件优化

以正己烷-丙酮 (体积比1∶1)为萃取溶剂,采取三因素三水平正交设计实验方法,考察了萃取温度、萃取溶剂比例和萃取时间三个因素对索氏提取4种邻苯二甲酸酯效率的影响。每个因素取三个水平,萃取温度分别为:40℃、50℃、60℃,萃取溶剂比例分别为正己烷-丙酮 (体积比1∶1)、正己烷-丙酮 (体积比1∶3)、正己烷-丙酮 (体积比3∶1),萃取时间4 h、8 h、12 h。实验结果见表2和表3。

表2 邻苯二甲酸酯正交实验方案

表3 邻苯二甲酸酯正交实验的回收率 %

从表3中的回收率结果可知,索氏提取的最佳条件是:萃取温度50℃,萃取溶剂正己烷-丙酮(体积比1∶1),萃取时间8 h。整体看来,萃取温度对萃取效率的影响最明显,回收率随着萃取温度增高而增大。萃取溶剂时间影响其次,随着萃取时间增长而增大,但是从8 h延长到12 h,萃取效率提高幅度不大,从耗时方面来看,选择8 h比较合理。

2.4 方法的线性关系

分别取一定量的邻苯二甲酸酯标准溶液配制成浓度为24、47、70、90、130 μg/mL做方法的标准曲线,线性相关系数r2均大于0.995;线性方程、相关系数见表4,可见邻苯二甲酸酯的浓度与响应值有很好的线性关系。

表4 邻苯二甲酸酯类化合物的相关系数

2.5 方法的精密度、准确度和检出限[11]

称取7个10.00 g空白底泥样品,分别加入5 μg邻苯二甲酸酯混合标准溶液,按选定的前处理条件对邻苯二甲酸酯进行测定,4种邻苯二甲酸酯的平均加标回收率为85.0%~103.5%,相对标准偏差为0.63% ~2.18%,方法检出限在0.003~0.005 μg/g,结果见表5。

表5 方法精密度、加标回收率和检出限

3 实际应用

应用本分析方法,对实际底泥样品进行测定,采样时间为2013年4月22日,采样地点是石岐河岐江码头段底泥,加入5 μg替代品,回收率在80% ~100%。实验结果见表6,可以看出,石岐河底泥中存在一定程度的邻苯二甲酸酯污染,主要污染物为邻苯二甲酸二丁酯 (DBP)。

表6 实际底泥样品分析结果

4 结语

建立了索氏提取-高效液相色谱测定底泥中的邻苯二甲酸酯类的分析方法,通过对索氏提取条件的优化,得出提取的最佳条件是:萃取温度50℃,萃取溶剂正己烷-丙酮 (体积比1∶1),萃取时间8 h;各目标物完全分离,相关系数r均大于0.997;平均加标回收率为85.0%~103.5%,相对标准偏差为0.63% ~2.18%,方法检出限在0.003~0.005 μg/g,准确有效。

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