氯酚类化合物是一种在水体中广泛存在的有机污染物。它性质稳定、不易降解,很容易通过饮用水在人体内富集。由于它具有较强的致癌性,被我国列入优先控制污染物名单,《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)规定,饮用水中2, 4, 6-三氯酚和五氯酚的限值分别为0.2和0.009 mg/L[1]。
目前,测定氯酚类化合物的方法主要有高效液相色谱法[2-6]、高效液相色谱-质谱联用法[7-8]、气相色谱法[9-12]和气相色谱-质谱联用法[13-17]。由于氯酚类化合物极性较强,气相色谱-质谱联用法的前处理过程大多采用液液萃取和衍生化法来改善峰形,增加灵敏度,因而操作烦琐、耗时长,且需要消耗大量有机溶剂。液相色谱-质谱联用法虽不需要特殊的前处理过程,但是氯酚类化合物在C18柱上不易保留,易受杂质干扰。
考虑到氯酚类化合物的高极性性质,采用离子色谱法对其进行分离,由于此类化合物的电导较低,因此并未采用电导检测器,而是选用紫外检测器,以实现对水中5种氯酚类化合物的同时测定。
1 材料与方法 1.1 仪器ICS-1500离子色谱仪、UltiMate 3000紫外可见检测器(美国赛默飞世尔科技公司);AB204S电子分析天平(美国梅特勒托利多公司);0.45 μm水相针式滤器(美国密理博公司);戴安IonPac AS7 (4×250 mm)分析柱、戴安IonPac AG7 (4×50 mm)保护柱(美国赛默飞世尔科技公司)。
1.2 试剂氯酚标准品:2-氯酚(99.9%)、2, 4-二氯酚(99.8%)、2, 4, 6-三氯酚(99.8%)、2, 3, 4, 6-四氯酚(99.8%)、五氯酚(99.9%),均购自德国Dr.Ehrenstorfer GmbH公司。甲醇(HPLC级,德国VWR公司);硫酸铵(分析纯,南京化学试剂一厂);氨水(优级纯,南京化学试剂有限公司);纯净水(杭州娃哈哈集团有限公司)。
1.3 标准溶液配制称取5种氯酚标准品适量,溶于甲醇,配成混合标准贮备溶液,其中2-氯酚的质量浓度为10.0 mg/mL,其余4种氯酚的质量浓度均为1.0 mg/mL,于-4 ℃条件下避光保存。然后再用甲醇逐级稀释,配置成混合标准使用液,其中2-氯酚的质量浓度为10.0 mg/L,其余4种氯酚的质量浓度为1.0 mg/L。
1.4 样品前处理水样经0.45 μm水相针式滤器过滤。
1.5 色谱条件分析柱和保护柱的柱温均为30 ℃,流动相为5%的氨水甲醇-1%的硫酸铵溶液(V∶V=80∶20);流速为1.0 mL/ min;进样量为200 μL;紫外检测波长为250 nm。
2 结果与讨论 2.1 检测波长的选择使用紫外可见分光光度计分别对质量浓度为10 mg/L的5种氯酚标准溶液进行全波长扫描,结果表明,2-氯酚的吸收峰在236和294 nm处,2, 4-二氯酚的吸收峰在246和307 nm处,2, 4, 6-三氯酚的吸收峰在246和312 nm处,2, 3, 4, 6-四氯酚的吸收峰在250和316 nm处,五氯酚的吸收峰在251和322 nm处。这5种氯酚标准溶液在250和310 nm处均有较强的吸收峰,故分别使用500 μL质量浓度为1 mg/L的5种氯酚标准溶液,在紫外可见检测器中对250和310 nm波长附近进行信号扫描。结果表明,5种氯酚标准溶液在250 nm处响应较好且基线平稳,峰形良好,而在310 nm下响应较弱,因此,选择检测波长为250 nm。
2.2 色谱条件的选择考虑到强碱性溶液不适用于紫外检测器,因此选择非强碱性的氨水和硫酸铵溶液进行洗脱。分别考察了3种4%的氨水甲醇-1%的硫酸铵溶液(V∶V=40∶60,60∶40和80∶20)。实验发现,随着氨水甲醇比例的增加,5种氯酚的保留时间随之缩短,当甲醇为80%时,保留时间在15 min左右最合适。随后考察了3%,4%和5%的氨水甲醇,发现随着氨水浓度的增加,5种氯酚的色谱峰分离度更高,峰形更尖锐,响应更强。这是因为随着氨水浓度的增加,溶液pH值增加,促进了氯酚的电离。继续考察0.5%,1%和2%的硫酸铵溶液,发现随着硫酸铵浓度的增加,保留时间、峰形以及响应均无明显变化。因此选择5%的氨水甲醇-1%的硫酸铵溶液(V∶V=80∶20)作为流动相。2-氯酚、2, 4-二氯酚、2, 4, 6-三氯酚、2, 3, 4, 6-四氯酚和五氯酚的酸度系数(pKa)分别为8.52,7.89,6.23,5.22和4.70,随着它们酸度的增强,在分析柱中的解离也增强,交换也随之增强,保留时间更长,这5种氯酚的保留时间分别为4.32,5.47,7.50,9.73和13.20 min。
2.3 干扰试验考察水中共存离子对目标化合物的影响。实验结果表明,硝酸盐和亚硝酸盐的最大吸收波长为220 nm,在本实验的检测波长250 nm条件下,这2种化合物无明显的紫外吸收,当它们的质量浓度均为10 mg/L时,对实验不存在干扰;氯化物和硫酸盐在波长200 nm以上无明显的紫外吸收,当它们的质量浓度均为100 mg/L时,对实验不存在干扰。
2.4 标准曲线及方法检出限分别吸取5种氯酚标准使用液0.50,1.0,2.0,4.0和8.0 mL,置于50 mL容量瓶中,用纯水稀释至刻度。配制成2-氯酚质量浓度为0.10,0.20,0.40,0.80,1.60 mg/L,其余4种氯酚质量浓度为0.01,0.02,0.04,0.08,0.16 mg/L的标准系列溶液,进行色谱分析, 以被测组分的峰面积对相应的质量浓度做标准曲线。取2-氯酚质量浓度为0.10 mg/L,其余4种氯酚质量浓度为0.01 mg/L的标准点,重复测定8次,按照公式MDL=t(n-1, 0.99)×S计算方法检出限[t(n-1, 0.99)取2.998,S为平行测定的标准偏差]。5种氯酚的色谱图见图 1,线性方程、相关系数及方法检出限见表 1。
分别吸取5种氯酚混合标准使用液1.0,2.0和4.0 mL,分别加入50 mL自来水中(未检测出这5种氯酚),配制成2-氯酚质量浓度为0.2,0.4,0.8 mg/L,其余4种氯酚质量浓度为0.02,0.04,0.08 μg/L的低、中、高3种加标浓度的样品。每个加标样品做6个平行,进行加标回收率和精密度实验,结果见表 2。由表 2可见,5种氯酚在3个不同加标量下的回收率为93.2%~100.8%,相对标准偏差(RSD)均<10%。
用本方法测定了10份自来水样品,均未检出5种氯酚类化合物。在氯酚的模拟消毒生成实验中,检测到2, 4, 6-三氯酚,其余4种均未检出。
3 结语建立了同时测定水样中5种氯酚类化合物的离子色谱-紫外检测法。方法前处理简单,无须富集浓缩,过滤后即可直接进样;检测时间短(<15 min);灵敏度高,2-氯酚的检出限为0.03 mg/L,2, 4-二氯酚的检出限为0.004 mg/L,其余3种氯酚的检出限为0.003 mg/L;精密度良好(RSD<10%),准确度较高(回收率>90%)。方法适用于基层检测机构对生活饮用水的日常快速检测。
[1] |
中华人民共和国卫生部. 生活饮用水卫生标准: GB/T 5749—2006[S]. 北京: 中国标准出版社, 2006.
|
[2] |
欧天成, 郭艳芬, 陈少芳, 等. 高效液相色谱法同时测定水中挥发性酚(以苯酚计)、2, 4, 6-三氯酚、五氯酚[J]. 世界最新医学信息文摘, 2018, 18(20): 1-2. |
[3] |
黎钰韬. 固相萃取-高效液相色谱仪测定水中的五种酚类化合物[J]. 广东化工, 2020, 47(21): 134-136. DOI:10.3969/j.issn.1007-1865.2020.21.060 |
[4] |
GABRIELA M S, LARINE K, LUCAS D, et al. Determination of fifteen phenols in wastewater from petroleum refinery samples using a dispersive liquid-liquid microextraction and liquid chromatography with a photodiode array detector[J]. Microchemical Journal, 2019, 146: 722-728. DOI:10.1016/j.microc.2019.01.075 |
[5] |
FERIAL G, AMIRHASSAN A. Microcrystalline cellulose/metal-organic framework hybrid as a sorbent for dispersive micro-solid phase extraction of chlorophenols in water samples[J]. Journal of Chromatography A, 2020, 1626: 1-7. |
[6] |
HASHEMI S H, NAJARI F. Response surface methodology of pre-concentration of chorophenols from seawater samples by molecularly imprinted stir bar sorptive extraction combined with HPLC: box-behnken design[J]. Journal of Chromatographic Science, 2019, 57(3): 279-289. DOI:10.1093/chromsci/bmy107 |
[7] |
陈晓红, 闵剑青, 王倩, 等. 两亲性聚离子液体膜微萃取-液相色谱串联质谱法测定水中5种氯酚[J]. 理化检验-化学分册, 2017, 53(11): 1276-1280. DOI:10.11973/lhjy-hx201711007 |
[8] |
王群利, 陈晓红. 同位素内标稀释-分散固相萃取-液相色谱串联质谱测定环境水中五氯酚[J]. 中国卫生检验杂志, 2020, 30(7): 775-778. |
[9] |
林野, 张权, 刘文政, 等. 气相色谱法快速测定生活饮用水中4中氯酚类化合物残留[J]. 微量元素与健康研究, 2017, 34(6): 54-56. |
[10] |
张权, 殷忠. 顶空固相微萃取-气相色谱法测定生活饮用水中的氯酚化合物[J]. 微量元素与健康研究, 2020, 37(2): 64-66. |
[11] |
全露露, 徐娟, 郝双, 等. 顶空固相微萃取-气相色谱法测定水中五氯酚[J]. 中国卫生产业, 2017, 14(10): 31-33. |
[12] |
张权, 李磊, 林野, 等. 正交实验优化BSTFA衍生-气相色谱法快速测定水中4种氯酚化合物[J]. 环境与职业医学, 2017, 34(9): 831-835. |
[13] |
刘斌, 孙红梅, 陈山, 等. 顶空固相微萃取-气相色谱-串联质谱法测定水中2, 4, 6-三氯酚[J]. 环境监控与预警, 2019, 11(3): 36-39. |
[14] |
崔君. 改进的五氟苄基溴衍生化反应测定水中酚类化合物[J]. 分析实验室, 2021, 40(1): 54-58. |
[15] |
周弛, 王斐, 张会强, 等. HPLC和HPLC-MS/MS测定地表水中酚类化合物[J]. 环境监测管理与技术, 2016, 28(4): 46-49. |
[16] |
何正和, 魏云计, 何健, 等. 液液萃取-气相色谱/串联质谱法测定水中五氯酚及其钠盐[J]. 环境监测管理与技术, 2021, 33(2): 49-51. |
[17] |
蔡灏兢, 陈广银, 夏飞. 柱前衍生化-固相萃取-气相色谱法快速测定水中五氯酚[J]. 环境监控与预警, 2018, 10(5): 22-25. |