水质硝基酚类化合物残留的测定

介绍


硝基酚类化合物是一类重要且常用的化工原料,作为原材料或中间体被广泛应用于炸药、医药、杀虫剂、染料、木材防腐剂和橡胶等生产中。伴随工业生产过程,含有该类化合物的废水随之排放至环境中。硝基酚类化合物容易在水体及土壤中残留累积,难以降解,污染环境,危害人类及动植物健康。从2021年3月1日起,中国环境保护标准《HJ 1150-2020水质 硝基酚类化合物的测定 气相色谱-质谱法》正式实施,标志着对硝基酚类污染物更严格的监测与控制。


本文参考上述标准,采用睿科Fotector Plus全自动固相萃取仪实现对水样中硝基酚类化合物的快速富集和洗脱,然后用睿科EVA80全自动平行浓缩仪进行浓缩,内标法定量。在10 ug/L的加标水平下,12种硝基酚类化合物的回收率在65%-109%之间,RSD值小于13%。说明本方法可以满足水质硝基酚类化合物的快速检测。

仪器和耗材

仪器

Fotector Plus高通量全自动固相萃取仪

Auto EVA 80 全自动平行浓缩仪

Agilent 7890A/5975C气相色谱-质谱联用仪

耗材

HLB固相萃取柱(RayCure,500 mg/6mL,货号:RC-204-36477)

试剂

甲醇(优级纯)

二氯甲烷(优级纯)

乙酸乙酯(优级纯)

0.02 mol/L稀盐酸溶液

去离子水

无水硫酸钠(分析纯)

样品制备

准确量取水样1 L,用盐酸溶液pH至1~2,加入50 mL甲醇摇匀,超声10分钟,待萃取。

富集

依次用8 mL二氯甲烷,10 mL甲醇和10 mL浓度为0.02 mol/L的稀盐酸溶液对固相萃取柱进行活化,活化速度为5 mL/min。之后让水样以5 mL/min的流速通过固相萃取柱富集,上样完毕后用氮气以30 psi的压力将柱子吹干20分钟。用10 mL乙酸乙酯-二氯甲烷(1+1)混合溶液洗脱固相萃取柱,流速为1 mL/min。收集全部洗脱液于玻璃试管中,具体方法如下图所示。

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固相萃取条件

全自动固相萃取

Fotector Plus

固相萃取柱

RayCure,HLB,500 mg/6mL

活化

二氯甲烷、甲醇、0.02 mol/L稀盐酸溶液

洗脱

二氯甲烷-乙酸乙酯(1+1)混合溶液

浓缩

将洗脱液用睿科Auto EVA80全自动平行浓缩仪在45 ℃条件下浓缩至约1 mL,加入10 uL内标,涡旋混匀,转移至进样小瓶上机分析。

气质联用检测条件

GC-MS检测条件:进样口温度250 ℃,不分流进样,进样量1.0 μL;载气为高纯氦气,恒流模式;电子轰击电离源(EI),离子源温度230 ℃,接口(传输线)温度280 ℃,质量分析器温度150 ℃,溶剂延迟时间11 min。采用SIM模式进行定性分析,选择离子见表-1。

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表-1.目标化合物的定量离子和定性离子

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标准溶液总离子流图(10 ug/mL)

结果与讨论

为了验证该方法的回收率,本实验向纯水样品(1000 mL)加入硝基酚标准品进行加标回收验证(n=3),数据如表-2所示。加标回收率在65%-109%之间,RSD值控制在13%以内。说明该方法能够很好地运用于水中硝基酚类化合物的检测。

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表-2.纯水样品的加标回收率及RSD值

结论

1. 硝基酚类化合物在水中溶解度低,需要加入一定量的甲醇或丙酮助溶以减少瓶壁黏附;

2. 硝基酚类化合物在接近中性的水中主要呈解离态,要使酚类以非离子形式存在,萃取时须将水样酸化,使水样的pH<2;

3. 由于12种硝基酚的极性不同, 有机溶剂对被吸附在固相萃取膜上的硝基酚洗脱能力也不同。标准中只采用二氯甲烷一种溶剂进行洗脱,本方法在此基础上再加入乙酸乙酯进行洗脱,可以有效提高极性较大的硝基酚回收率。

4. 由于硝基酚类化合物极性较大,在气相色谱/质谱上的响应不是很灵敏,且分析灵敏度对仪器分析体系受污染状况较为敏感。因此在上机分析时建议使用不填玻璃棉的衬管,否则2,4-二硝基酚、2,5-二硝基酚和2,6-二硝基酚这三个化合物极有可能不出峰。

5. 实验过程中上样流速不宜过快,应控制在5 mL/min以内,流速过快将会导致回收率降低。

6. 在浓缩过程中应控制最后的溶液在0.5-1.0 mL之间,若浓缩至0.5 mL以下将会导致硝基酚化合物损失过大,回收率降低。


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