[Bmim]BF₄-NaH₂PO₄雙水相萃取-高效液相色譜法測定水中痕量氯酚類內分泌干擾物

摘 要 利用離子液體雙水相萃取-高效液相色譜（HPLC）法測定了水中痕量氯酚類內分泌干擾物。以2，4-二氯酚（2，4-DCP）、2，6-二氯酚（2，6-DCP）和對氯苯酚（4-CP）為目標分析物，考察了影響離子液體雙水相萃取率的主要因素，如分相鹽的濃度、水相pH值、萃取時間及離子液體加入量。當NaH2PO4的濃度為0.5 g/mL，水相pH值為4，萃取時間為4 min，離子液體加入量為2 mL時，3種氯酚的萃取效率最高。取離子液體相直接進行HPLC分析，2，4-DCP，2，6-DCP和4-CP的檢出限（S/N＝3）分別為2、11和5

@ g/L。將本方法應用于自來水、湖水及工業廢水中2，4-DCP，2，6-DCP和4-CP的檢測，相對標準偏差（RSD）為1.2%～5.2%; 加標回收率為90.2%～107%，結果令人滿意。

關鍵詞 離子液體雙水相萃取; 高效液相色譜; 氯酚

1 引 言

氯酚類化合物（Chlorophenols， CPs）是在殺蟲劑、防腐劑和除草劑中普遍使用的化工原料，毒性大，難以生物降解，易于通過食物鏈在生物體內富集，具有致癌、致畸、致突變的效應，是各國環保部門優先控制的污染物。目前，氯酚類內分泌干擾物的測定方法主要有高效液相色譜法（HPLC）、紫外分光光度法、氣相色譜法（GC）以及氣相色譜-質譜聯用法等。由于樣品基質復雜，測定前常需預分離富集，常用的預處理方法主要有溶劑萃取法、固相萃取法、固相微萃取法、液相微萃取法及液-液微萃取法等，但這些方法均需使用有機溶劑，易引起二次污染。

離子液體雙水相萃取（Ionic liquid aqueous two-phase extraction， ILATPE） 是一種樣品預分離富集新技術，與傳統有機溶劑萃取相比，具有無毒、安全、簡便、快速等優點；與高聚物雙水相萃取相比，具有溶液酸度范圍較寬、不易乳化、界面更清晰、離子液體經簡單處理可再利用等優勢。自2003年，Gutowski等發現離子液體雙水相后，該體系已成功萃取分離了睪丸激素和表睪酮、蛋白質、金屬離子、羅紅霉素等物質，利用離子液體雙水相體系萃取分離氯酚類內分泌干擾物還未見報道。

本研究利用\\BF4/NaH2PO4雙水相體系萃取-高效液相色譜法測定水中3種痕量氯酚類內分泌干擾物，對影響萃取的因素，如鹽的濃度、水相pH值、萃取時間及離子液體加入量等進行了優化，并將本方法應用于實際水樣中痕量氯酚的分離分析，效果良好。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

1100 Series高效液相色譜儀（Agilent Technologies. Inc）；FTS-165紅外光譜儀（美國Bio-Rad公司）；pHS-4型酸度計（江蘇江分電分析儀器有限公司）；BN0828型電子天平（上海民橋精密科學儀器有限公司）；802型離心機（上海手術器械廠）。離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽（\\BF4，上海成捷化工公司）；乙腈為色譜純，NaH2PO4，Na2HPO4，H3PO4，HCl等均為分析純，實驗用水為二次去離子水。

標準溶液：準確稱取2，4-DCP，2，6-DCP，4-CP標準品各10 mg，加水溶解并定容于100 mL容量瓶中，均配成100 mg/L標準儲備溶液；再以水稀釋，配制成10 mg/L標準溶液。所配溶液儲存于4 ℃的冰箱中。

2.2 色譜條件

采用Kromasil 100C18 色譜柱（150 mm×4.6 mm×5

@ m），流動相為乙腈-水（60∶40，V/V） 溶液，流量為1. 0 mL/min，柱溫為30 ℃，柱壓為4.9～5.2 MPa，2，4-DCP， 2，6-DCP和4-CP的檢測波長分別為275， 285和296 nm，進樣量10

@ L。

2.3 實驗方法

準確移取適量3種氯酚標準溶液于20 mL比色管中，加入0.5 g/mL NaH2PO4溶液使其分相，并用Na2HPO4-H3PO4緩沖溶液調節試液的pH為4，加水定容至10 mL，加入\\BF4 2.00 mL，振蕩4 min，靜置片刻，以3000 r/min 離心5 min，待分層清晰后，吸出離子液體相，自動進樣10

@ L，按2.2節條件進行測定。

3 結果與討論

3.1 萃取條件的優化實驗

3.1.1 NaH2PO4濃度的影響 在\\BF4溶液中加入NaH2PO4，由于H2PO－4與水締合能力強于BF－4，大量水分子與H2PO－4結合，使\\BF4逐漸析出水相，與水分離，形成雙水相體系，故NaH2PO4的濃度影響離子液體雙水相體系的形成。 圖1 NaH2PO4濃度對萃取率的影響

Fig．1 Effects of the concentration of NaH2PO4on recovery

（） 2，4-Dichlorophenol（2，4-DCP）； （） 2，6-DCP； （） ４-Chlorophenol（4-CP）。

同時，加入NaH2PO4電解質，溶液中水分子的活度降低，使水分子與2，4-DCP，2，6-DCP和4-CP形成氫鍵的能力降低，疏水性增強，因而有利于萃取。實驗結果如圖1所示。隨著加入的鹽析劑NaH2PO4量增大，3種氯酚的萃取率逐漸增大。綜合考慮，本實驗采用0.5 g/mL NaH2PO4。

3.1.2 pH值的影響 氯酚是一種弱酸，在堿性條件下，羥基氧上的電子云向苯環移動，使OH間的結合力減弱，易電離出H＋而顯酸性。同時電離后生成的苯氧離子親水性強，易溶于水，不利于萃取，而在酸性條件下可抑制氯酚的電離，使氯酚以中性分子的形式存在，疏水性強，有利于萃取分離。實驗考察了pH值在1.5～9.0范圍內變化時對3種氯酚萃取率的影響。由圖2可知，隨著pH值增大，3種氯酚的萃取率逐漸增大，達到最大值后又逐漸降低。當pH＝4.00時，2，4-DCP和2，6-DCP的萃取率達到最大值；當pH＝4.50時，對4-CP萃取率達到最大值。因而，本實驗選擇pH 4作為萃取3種氯酚的pH值。

圖2 pH值對萃取率的影響

Fig．2 Effects of pH on recovery

3.1.3 萃取時間的影響 當萃取時間為4 min時，萃取基本達到平衡，若繼續增加萃取時間，萃取效率增加不明顯，故本實驗萃取時間選擇為4 min。

3.1.4 離子液體加入量的影響 當\\BF4加入量為1 mL時，分相后，\\BF4相體積太少，難于分離；當加入2 mL \\BF4 時，分相明顯，且3種氯酚的一次萃取率均大于96%；\\BF4加入量超過2 mL時，萃取率增大不明顯，故本實驗中\\BF4加入量為2 mL。

3.2 共存物質的影響

在最優化實驗條件下，考察共存物質的影響（相對誤差不超過±5%）。實驗結果表明（以mg/L計）：Na＋， NO－3， CO2－3， HCO－3， SO２－4， Cl－， Br－， K＋， Zn2+， Fe3+， Al3+（500）；Mg2+， Ca2+（100）；Cu2+， Cd2+， Pb2+， F－ （5）；2-氯酚， 2，3-二氯酚， 3，5-二氯酚， 2，4，6-三氯酚， 2，3，4-三氯酚， 2，3，5，6-四氯酚（80）；苯酚， 五氯苯酚， 鄰苯二酚（50）等共存物質的存在，對萃取行為及測定無干擾。

3.3 色譜分析

取適量濃度為10

@ g/L的 2，4-DCP， 2，6-DCP和4-CP的標準溶液和空白樣品，經萃取分離，HPLC分析的結果如圖3。3種氯酚在此條件下能夠實現良好分離，峰形規則，保留時間分別為3.101， 2.892和2.400 min， 樣品中雜質對3種氯酚無干擾。 圖3 2，4-DCP， 2，6-DCP， 4-CP標準溶液（10

@ g/L）（a）和空白樣品（b）色譜圖

Fig．3 Chromatogram for 2，4-DCP， 2，6-DCP and 4-CP of standard solution containing 10

@ g/L （a） and blank sample（b）



3.4 方法的線性范圍及檢出限

配制一系列含有3種氯酚的標準混合溶液，在優化實驗條件下萃取，在選定的色譜條件下進行分析測定，將所測得的峰面積Y（mAU）對混合標準溶液中各組分質量濃度X（

@ g/L）作工作曲線，2，4-DCP， 2，6-DCP和4-CP線性范圍分別為10～220

@ g/L， 23～200

@ g/L和15～300

@ g/L；相關系數（r2）分別為0.9998， 0.9993和0.9995；以3倍信噪比（S/N＝3）計算方法的檢出限分別為2， 11和5

@ g/L。

3.5 樣品測定

取自來水、湖水和工業廢水，按實驗方法測定3種氯酚的含量。根據測定值，在不同的水樣中加入不同濃度的2，4-DCP， 2，6-DCP和4-CP標準混合溶液，在優化條件下，按實驗方法測其加標后的含量，計算加標回收率及相對標準偏差（n＝5），結果見表1。

3.6 萃取機理紅外光譜分析

為探討3種氯酚在萃取過程中與\\BF4的相互作用，分別取萃取前水相、萃取前\\BF4相和萃取后\\BF4相溶液各1滴，分別與KBr混合，研磨均勻后壓片，做紅外光譜分析。光譜范圍為4000～400 cm－1，分辨率為4 cm－1，掃描次數為64，分析結果見圖4。對比3張紅外圖譜可見，離子液體\\BF4在1057.81 cm－1處的BF的伸縮振動，移到了1066.32 cm－1，并且吸收峰形變寬，由此可以判定，在萃取過程中，3種氯酚中的OH與\\BF4中的BF之間有氫鍵作用。所以3種氯酚可以萃取至 \\BF4相。在萃取過程中離子液體只起到溶劑作用，未與3種氯酚發生反應。圖4 3種氯酚，BF4和萃取后BF4相的紅外光譜圖

Fig．4 IR spectrum of 3 kinds of chlorophenols， BF4 and BF4 phase after extraction

1. Chlorophenol; 2. BF4; 3. the BF4 phase after extraction

結果表明， \\BF4/NaH2PO4雙水相體系可以有效地萃取分離3種氯酚2，4-DCP， 2，6-DCP和4-CP，本方法無毒、無污染、分相快，在分離過程中無乳化現象，且靈敏度、準確度高。本方法適用于環境樣品中痕量氯酚類物質的分離與分析。

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Determination of Trace Chlorophenols Endocrine Disrupting Chemicals in

Water Sample Using \\BF4-NaH2PO4 Aqueous Two-Phase Extraction

System Coupled with High Performance Liquid Chromatography





WANG Liang1，2， ZHU Hong2， SUN Yan-Tao2， XU Ying-Jie2， WANG Qing-Wei2， YAN Yong-Sheng1

1（College of Chemistry and Chemical Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang 212013）

2（College of Chemistry， Jilin Normal University， Siping 136000）



Abstract Determination of trace chlorophenols endocrine disrupting chemicals in water sample was carried out by utilizing ionic liquid aqueous two-phase extraction systems coupled with high-perfor-mance liquid chromatography （HPLC）. The effects of salt concentration， pH value of aqueous phase， extraction time and the amount of ionic liquid on extraction efficiency were investigated. The highest extraction efficiency for these three target analytes were obtained when concentration of NaH2PO4 aqueous， pH value， extraction time and the amount of ionic liquid were 0.5 g/mL， 4.0， 4 min and 2 mL， respectively. Ionic liquid phase was directly analyzed by HPLC with the detection limits of 2， 11 and 5

@ g/L （S/N＝3） for 2，4-dichlorophenol， 2，6-dichlorophenol and 4-chlorophenol， respectively. Good recovery results （90.2%－107.0%） with relative standard deviation ranging from 1.2% to 5.2% （n＝5） were obtained when this method was applied to determine these three chlorophenols in tap water， lake water， waste water of chemical industry.

Keywords Ionic liquids aqueous two-phase extraction; High performance liquid chromatography; Chlorophenol

（Received 13 October 2010; accepted 31 December 2010）

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文