酚類化合物檢測方法的改進及過程優化

汪 慧，鄧昭祥，鄧云江，杜作靈

(貴州省地質礦產中心實驗室，貴州 貴陽 550018)

現如今，環境問題日益凸顯，尤其是水的污染問題。我們國家對地下水的污染調查越來越重視，其水中酚類的污染也越來越引起人們的注意。因為酚不僅對植物、動物有危害，而且對人體造成不可忽視的傷害。用高濃度含酚廢水灌溉農田時，會使農作物枯死、減產；如果水體中酚的濃度大于5 mg·L-1時，魚類會中毒死亡。酚類主要來自煉焦、造紙、化工等廢水[1]。酚類物質與動物細胞原生質中的蛋白結合，使細胞失去活性，嚴重的會引起脊髓刺激，導致全身中毒，低濃度時易使細胞變性，高濃度時可以導致蛋白質凝固[2]，對哺乳動物和水生生物的生殖和發育均會造成不同程度的影響。

氣相色譜法是目前酚類化合物測定中應用很廣的方法之[3-7]，該法具有分析速度快和檢測靈敏之有點。秦樊鑫等[8]經試驗證明氣相色譜法具有靈敏度高、操作簡單、干擾小、應用廣泛等特點。而解光武等[9]氣相色譜質譜聯用技術酚類進行定性定量的測定，通過實驗驗證，該方法靈敏度高，精密度好，定性、定量準確。本文利用溶劑萃取法來萃取水中的酚類[10]，采用氣相色譜法檢測水中的酚類化合物。通過實驗得出測定酚類化合物的質量控制滿足技術規定要求，并且該方法能滿足大批量處理樣品的需求。

1 實 驗

1.1 儀器和試劑

供試水：云南省和貴州省內某區域地下水。

供試儀器：C12165200477SA氣相色譜儀-FID，日本島津公司。

供試試劑：13種酚標準溶液(混標)，美國O2Si公司；實驗空白用水均為二次蒸餾水(電導率為0.30 μs/cm)；二氯甲烷(農藥殘留分析純)，上海安譜科技股份有限公司；氯化鈉(優級純)，重慶江川化工有限公司，450 ℃烘烤1.5 h，冷卻后儲于磨口瓶中密封保存；無水硫酸鈉(優級純)，上海國藥化學試劑有限公司，450 ℃烘烤1.5 h，冷卻后儲于磨口瓶中密封保存。

濃縮裝置：Auto Vap S8濃縮儀；旋轉蒸發儀，瑞士布琦R-300；ZX-DC氮吹儀，眾信佳義。

1.2 樣品保存

樣品采集后應避光4 ℃以下冷藏，7天內完成萃取，萃取后的樣品應避光4 ℃以下冷藏，并在40天內分析完畢。

1.3 實驗前處理方法

搖勻水樣，量取500 mL倒入1000 mL分液漏斗中，加入適量氯化鈉，振搖溶解后，加入40 mL二氯甲烷，振搖，放出氣體，再振搖萃取5～10 min，靜置10 min以上，至有機相和水相充分分離，收集有機相。有機相經無水硫酸鈉脫水，并用適量二氯甲烷洗滌無水硫酸鈉，收集有機相萃取液。用Auto Vap S8濃縮儀濃縮至1 mL，待上機測定。

1.4 儀器工作條件

色譜柱規格：輔助定性色譜柱：石英毛細管色譜柱，30 m×0.25 mm，膜厚0.25 μm。

色譜參考條件：80 ℃(保持2 min)以10 ℃/min的速率升溫至 250 ℃；進樣口溫度：260 ℃；FID檢測器溫度：260 ℃；載氣流速：1.0 mL/min；氫氣流量：40 mL/min；空氣流量：400 mL/min；尾吹氣流量：35 mL/min；進樣方式：不分流進樣，進樣1 min后吹掃，吹掃氣流量30 mL/min；進樣量：1 μL。

參考標準色譜圖：在色譜參考條件下，各酚類化合物在輔助定性色譜柱上的參考標準色譜圖和分析色譜柱、輔助色譜柱的保留時間如圖1所示。

圖1 13種酚類化合物的標準色譜圖

表1 分析色譜柱、輔助色譜柱的保留時間表

1.5 校準曲線

取6個進樣瓶，計算好曲線濃度后，用微量注射器先加入二氯甲烷溶劑，分別移取適量的13種酚類混合標準中間液，配制成6個濃度點的校準曲線。根據樣品的濃度范圍，選擇標準曲線的配制范圍。按照儀器條件，從低濃度到高濃度依次進樣，并繪制曲線，線性相關系數均大于0.999。

表2 線性方程和相關系數

1.6 檢出限、精密度、準確度和加標回收率

按照上述確定實驗條件，用3種不同濃度的標準樣品加入空白水樣中經過前處理測定其含量，計算準確度及精密度，如表3所示，檢出限為0.02～0.7 μg/L所測數據質量控制均滿足要求。

表3 精密度、準確度和加標回收

續表3

2 前處理和測試方法優化

2.1 濃縮儀器和萃取方法優化

此次國家地下水監測任務量大，時間短，質量要求較高，為能按時按質量完成工作，優化前處理工程必不可少，根據酚類化合物的測定方法[5]，要求加入60 mL二氯甲烷/乙酸乙酯混合溶劑萃取5～10 min，重復萃取1～2次，為了提高工作效率，減少溶劑的浪費，運用40 mL純二氯甲烷萃取一次5～10 min，也可達到相應的質量控制要求。從圖2可以看出，用二氯甲烷萃取的回收率普遍比混合溶劑萃取的回收率高。原始的濃縮裝置是旋蒸、氮吹，為了能大批量完成地下水項目，我們采用了Auto Vap S8濃縮儀，萃取后的溶劑直接放入Auto Vap S8濃縮儀定容至1 mL,即可上機測，由圖3可以看出，采用Auto Vap S8濃縮儀的回收率普遍比旋蒸氮吹濃縮的回收率要高。通過改進濃縮儀器和優化萃取方法，可以減少約70%的工作量，極大的縮短了工作時間、提高工作效率，并且可以對比平行樣結果，提高測定酚類物質含量的準確率。

圖2 不同溶劑萃取對比

圖3 不同濃縮儀器的對比

2.2 測試方法優化

為了減少每個樣品的檢測時間，改變了儀器的測定條件，把檢測器溫度從300 ℃調整到260 ℃，程序升溫：50 ℃(保持5 min)，6 ℃/min 150 ℃(保持3 min)，20 ℃/min 280 ℃，30 ℃/min 300 ℃，調整為80 ℃(保持2 min)10 ℃/min 250 ℃即可。時間由30.83 min減少為19.0 min，極大的縮短了測試的時間，提高了工作的效率。圖4和圖5分別為優化儀器條件前后的圖譜。

圖4 優化儀器條件前的圖譜

圖5 優化儀器條件后的圖譜

3 結 論

本文研究優化了地下水酚類物質的檢測方法。樣品經過溶劑萃取、濃縮定容后采用氣相色譜法測定，外標法定量。本方法前處理簡單、靈敏度高、檢測時間較短、萃取溶劑較少，不僅可提高工作效率，且可降低實驗成本。通過地下水監測項目，我們得出的方法和結論，希望能為大批量檢測酚類物質的其他單位提供一個參考。

本文對國家地下水酚類物質測定方法進行了優化：在環境標準酚類化合物的測定基礎上，用多量有機溶劑萃取酚類物質變為少量有機溶劑長時間震蕩萃取，采用Auto Vap S8濃縮儀直接定容，并優化儀器測定的條件縮短測定的時間，合理配置檢測人員，在規定時間內，按照技術規范要求完成此次大批量生產任務。該方法大大地提高了工作效率，降低了實驗成本。