高效液相色譜法測定水中15種羰基化合物的方法研究

張肇元 于曉青 李利榮(天津市生態環境監測中心，天津 300191)

0 引言

羰基化合物是化學性質非常活潑的一類有機物[1-3]，小分子羰基化合物有很強的水溶性，羰基化合物不僅對人體的眼睛、皮膚和呼吸道有著強烈的刺激作用,某些羰基化合物如甲醛和乙醛還被確認是致癌物或可疑致癌物。水中羰基化合物的來源主要有兩種，一是農藥生產、印染、制藥、和化工等企業排放的廢水，二是來源于大氣沉降進入水體中。我國(GB 3838—2002)《地表水環境質量標準》[4]中列出了甲醛、乙醛和丙烯醛三種化合物的水質標準

目前，羰基化合物的主要測定方法有氣相色譜法、紅外光譜法和液相色譜法［5-6］。液相色譜法。液相色譜法采用2,4-二硝基苯肼(DNPH)與羰基化合物反應，生成穩定的腙類化合物，通過液相色譜法進行測定。本文研究高效液相色譜法測定水中羰基化合物，水樣經過衍生后，比較固相萃取和液液萃取兩種不同的前處理方式，建立了同時測定15種羰基化合物的高效液相色譜法。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

安捷倫1260型高效液相色譜儀，配有DAD檢測器；色譜柱：Agilent ZORBAX Extend-C18(4.6×250mm，膜厚5μm)。

島津ASPE 799型全自動固相萃取儀。固相萃取住：C18柱(美國安吉爾公司)

羰基化合物-DNPH標準溶液：ρ=100 μg/mL(以羰基化合物計)，包括甲醛-DNPH、乙醛-DNPH、丙烯醛-DNPH、丙酮-DNPH、丙醛-DNPH、丁烯醛-DNPH、丁醛-DNPH、苯甲醛-DNPH、異戊醛-DNPH、正戊醛-DNPH、鄰-甲基苯甲醛-DNPH、間-甲基苯甲醛-DNPH、對-甲基苯甲醛-DNPH、正己醛-DNPH、2,5-二甲基苯甲醛-DNPH，美國dikma公司。衍生劑：ρ(DNPH)=3.00mg/mL。稱取3.00g 2,4-二硝基苯肼于乙腈中，用乙腈溶解定容至1L。緩沖溶液，pH=3：稱取84.0g檸檬酸，29.4g檸檬酸鈉，用水溶解定容至500mL。乙腈、二氯甲烷，美國dima公司。

1.2 前處理方法

1.2.1 衍生

取100 水樣于具塞平底燒瓶中，加入4mL緩沖溶液，6mL衍生劑，于40℃超聲提取器中超聲30min。

1.2.2 萃取和濃縮

固相萃取法。將固相萃取柱固定在固相萃取裝置上，分別用10mL乙腈和10mL水活化萃取柱，向衍生后的水樣中加入10mL氯化鈉溶液，定量轉移至萃取柱，上樣速度為3～5mL/min，上樣完成后用10mL水沖洗容器和管路，繼續抽吸1min，用9mL乙腈以3～5mL/min的流速洗脫至10mL，用乙腈稀釋至刻度，混勻，待測。

液液萃取法。將衍生后的水樣轉移至250mL分液漏斗中，加入1.5gNaCl，分別用15mL、10mL二氯甲烷分二次萃取，合并萃取液，萃取液經無水硫酸鈉脫水，濃縮至近干，更換溶劑為乙腈，用乙腈準確定容至10.0mL，待測。

1.3 色譜條件

流動相：乙腈/水；60%乙腈/水溶液等度洗脫30min；檢測波長：360nm；流動相流速：1.0mL/min；柱溫：30℃；進樣量：10μL。

2 結果與討論

2.1 液液萃取溶劑的選擇

本實驗考察了二氯甲烷、正己烷、環己烷、乙酸乙酯4種萃取溶劑對羰基類-DNPH的萃取效果。取一系列100mL蒸餾水，加入15種羰基類-DNPH標準使用溶液，使加標水樣中羰基類濃度均為500ug/L，混勻，再向其中加入4mL檸檬酸/檸檬酸鈉緩沖溶液，調節pH值為3，加入6mLDNPH衍生劑，混勻，配制成羰基類-DNPH加標水樣，按照1.2前處理方法測定，計算回收率，結果見圖1。

由于目標物有一定極性，二氯甲烷的萃取效率遠高于正己烷、環己烷和乙酸乙酯，目標化合物平均回收率均在90%以上，正己烷、環己烷和乙酸乙酯對大部分目標物的萃取效率只有60～70%左右，并且二氯甲烷沸點低，易于濃縮，因此采用二氯甲烷作為羰基類-DNPH的萃取溶劑。

2.2 固相萃取填料的選擇

取一系列100mL蒸餾水，加入15種羰基類-DNPH標準使用溶液，使加標水樣中羰基類濃度均為500ug/L，混勻，再向其中加入4mL檸檬酸/檸檬酸鈉緩沖溶液，調節pH值為3，加入6mLDNPH衍生劑，混勻，配制成羰基類-DNPH加標水樣；選取常用固相萃取柱填料類型C18(1000mg)、C18(500mg)、HLB(1000mg)、PEP(Polar Enhanced Polymer)(1000mg)作 為 固相萃取柱進行對比實驗，按照1.2前處理方法測定，計算回收率，結果見圖2。

圖1 液液萃取溶劑的優化

圖2 固相萃取填料的優化

由圖2可見 C18固相萃取柱萃取效率最高，目標物回收率均為85%以上，選用填料更多的1000mg吸附柱得到的回收率略高于500mg吸附柱，HLB和PEP二者在作為固相萃取柱填料方面作用相似HLB 吸附劑是由親脂性二乙烯苯和親水性N-乙烯基吡咯烷酮兩種單體按一定比例聚合成的大孔共聚物；PEP吸附劑是官能化聚苯乙烯和二乙烯苯聚合成的大孔共聚物。作為衍生化后羰基化合物固相萃取柱二者均可達到75%以上的萃取回收率，但對比 C18柱，其回收率稍差，因此選擇 1000mg的C18作為羰基化合物測定的固相萃取柱。

2.3 固相萃取和液液萃取的比較

對比研究了液液萃取(LLE)和固相萃取(SPE)兩種前處理方式對15種羰基化合物的回收率，LLE和SPE兩種方式的回收率見圖3，由圖3可以看出，LLE的回收率從88.4%～96.9%，SPE的回收率從82.7%～102%。兩種前處理方法在合適的條件下回收率均令人滿意，實際應用中，可以根據水質情況選擇適當的前處理方式。對于基質復雜的水樣，液液萃取有一定的優勢，而固相萃取則自動化程度更高，溶劑用量少，更適合批量地表水的測定。

2.4 方法性能

分別量取3.0μL、5.0μL、10.0μL、50.0μL、100μL 和200μL 標準溶液于10.0mL容量瓶中，用乙腈定容，混勻，配制成質量濃度分別 為0.030μg/mL、0.050μg/mL、0.100μg/mL、0.500μg/mL、1.00μg/mL和2.00μg/mL的標準系列。按照色譜參考條件(1.3)進行測定，以峰面積(或峰高)為縱坐標，濃度為橫坐標，繪制校準曲線。曲線線性、方法檢出限、以及100mg/L的加標回收率如表1所示。

由表1可以看出，15種化合物線性均良好，兩種前處理方式加標回收率均在85%以上，切相對標準偏差小于10%。按照HJ/T 168-2010中規定的方法配制7份平行空白加標水樣計算方法檢出限，15種化合物的檢出限在0.001mg/L到0.003mg/L之間，15種化合物分離色譜圖如圖4所示。

圖3 固相萃取與液液萃取的比較

表1 方法性能指標

圖4 15種羰基化合物分離色譜圖

2.5 實際樣品

利用建立的方法測定天津8個地表水中羰基化合物含量，8個水樣均未檢出，取2個水樣進行加標回收，實驗，2個樣品中15種化合物回收率在80.2～91.7之間，如表2所示，表明該方法適用于地表水樣的測定，可用于實際樣品中羰基化合物的測定。

表2 實際樣品加標結果

3 結語

文章建立了DNPH衍生，固相萃取/液液萃取測定水中羰基化合物的方法，通過對比研究，得到液液萃取和固相萃取均能得到85%以上的回收率，且精密度良好，所建立方法在0.03～1.50mg/L區間線性關系良好，15種化合物的檢出限從0.001mg/L～0.003mg/L。可以實現水質樣品中羰基化合物的測定。