新型全自動萃取儀測定水中揮發酚的方法研究

陳琨，金梅，李揚，高庚申

（1.貴州省環境監測中心站，貴州貴陽 550018；2.貴州省環境科學研究院，貴州貴陽 550018）

酚類化合物是重要的化工原料，在化工生產中廣泛應用；同時也是一種毒性很大的原生質毒物，可使蛋白質凝固。酚及其衍生物對人和水生生物是有毒的，被列為最常見和最嚴重的環境污染物之一[1]。酚在水中有極低的容許濃度，當濃度過高時會引起酚富集進而嚴重影響水質并威脅公眾健康。目前，實際用于測定水樣中揮發酚的主要方法為分光光度法[2]、色譜法[3]和流動注射分光光度法[4]。其中，分光光度法作為經典測試方法具有使用范圍廣、選擇性高、穩定性好、精密度高等特點，被廣泛應用于水中揮發酚的測定。

HJ 503-2009《水質揮發酚的測定4-氨基安替比林分光光度法》中，水樣需要經過預蒸餾、顯色等步驟后，才能利用分光光度計進行吸光度的測定。隨著儀器分析技術逐漸向一體化、自動化方向發展，水樣中揮發酚的檢測也出現了一類全自動在線分析儀。這類儀器利用系統集成技術，具有自動加液顯色、自動萃取、在線自動分離檢測、自動清洗以及溶劑自動回收等功能，可實現全程自動化萃取、分析、檢測，密閉環保，廢氣廢液統一回收，最大限度地減少有機溶劑排放所造成的環境污染，確保了人員身體健康。現就一款新型全自動在線萃取分析儀對于水樣揮發酚測定的準確度、精密度及檢測效率進行檢測等相關研究。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

4-氨基安替比林（4-AAP），Sigma-Aldrich試劑公司；鐵氰化鉀（K3[Fe(CN)6]）、三氯甲烷（CHCl3）、二氯甲烷（CH2Cl2），國藥集團化學試劑有限公司；500 mg/L揮發酚標準溶液，環境保護部標準樣品研究所。

3100型全自動在線萃取分析儀，青島順昕科技儀器公司。

1.2 萃取分光光度法實驗原理

用蒸餾法使揮發性酚類化合物蒸餾出，并與干擾物質和固定劑分離。酚類化合物的揮發速度會隨餾出液體積的變化而變化，因此，餾出液體積必須與試樣體積相等。被蒸餾出的酚類化合物，于pH為10.0±0.2的介質中，在鐵氰化鉀存在下，與4-氨基安替比林反應生成橙紅色的安替比林染料，用三氯甲烷萃取后，在460 nm波長下測定吸光度[5]。

1.3 試驗方法

1.3.1 預蒸餾

取250 mL樣品移入500 mL全玻璃蒸餾器中，加25 mL水與數粒玻璃珠以防暴沸，再加數滴甲基橙指示液，若試樣未顯橙紅色，則需繼續補加磷酸溶液。連接冷凝器，加熱蒸餾，收集餾出液250 mL至容量瓶中。

1.3.2 全自動一體化顯色、萃取、比色

將餾出液250 mL移入全自動萃取儀中，由萃取儀自動添加完成2.0 mL緩沖溶液、1.5 mL 4-氨基安替比林溶液和1.5 mL鐵氰化鉀溶液，充分混勻后，用三氯甲烷自動萃取，在線自動分離檢測。

1.4 方法學驗證

1.4.1 檢出限

根據HJ168-2010《環境監測分析方法標準制修訂技術導則》，準確度選取11個空白樣品按照樣品分析的全部步驟，重復n（≥7）次空白試驗，將各測定結果換算為樣品中的濃度，計算n次平行測定的標準偏差，按公式（1）計算儀器的方法檢出限。

式（1）中：MDL為方法檢出限；n為樣品的平行測定次數；t表示自由度為n-1、置信度為99%時的t分布；S表示n次平行測定的標準偏差。

1.4.2 標準曲線的繪制

取500 mg/L揮發酚標準溶液用0.01 mol/L的氫氧化鈉溶液逐級稀釋至1 mg/L標準使用液，分別移取 0.50 mL、1.00 mL、3.00 mL、5.00 mL、7.00 mL、10.00 mL于250 mL容量瓶中，用0.01 mol/L氫氧化鈉溶液定容、搖勻，其對應的揮發酚含量分別為0.5 μg、1.0 μg、3.0 μg、5.0 μg、7.0 μg、10.0 μg，根據“1.3”的試驗方法測定吸光度。揮發酚標準樣品編號200356。

1.4.3 準確度和精密度

以環境保護部標準樣品研究所的高、中、低3種濃度的揮發酚標準樣品為測試對象，編號200356標準樣品的濃度為（14.9±1.2）μg/L、編號200357標準樣品的濃度為（83.7±5.7）μg/L、編號200328標準樣品的濃度為（1.51±0.05）mg/L，每個樣品平行測定6次，計算平均值、相對標準偏差以及相對誤差。

1.5 4-氨基安替比林的提純

HJ 503-2009《水質 揮發酚的測定 4-氨基安替比林分光光度法》規定，采用分光光度法測定地表水中的揮發酚時，4-氨基安替比林的純度對實驗結果有重要影響。因此，在開展試驗前需要對4-氨基安替比林進行提純并進行空白值檢驗，確保空白測定吸光值低于0.080。現采用以下3種方法對4-氨基安替比林進行提純。（1）硅藻土過濾：按照HJ 503-2009《水質揮發酚的測定4-氨基安替比林分光光度法》中附錄B中的方法對4-氨基安替比林進行過濾、提純。（2）三氯甲烷洗滌：將2.0 g 4-氨基安替比林溶于100 mL無酚水中，加入10 mL三氯甲烷，振蕩20次，靜置分層，收集上層濾液備用。（3）二氯甲烷洗滌：將2.0 g 4-氨基安替比林溶于100 mL無酚水中，加入10 mL二氯甲烷，振蕩20次，靜置分層，收集上層濾液備用。

2 結果與分析

2.1 檢出限

11個空白樣的測定結果見表1，平均值為0.005 88，標準偏差S為0.000 082 6。在n為11的情況下，t(n-1,0.99)為2.764，通過公式（1）計算可知該方法的MDL為0.000 23 mg/L。由此可知，該法測定揮發酚的檢出限小于國家行業標準方法HJ503-2009的檢出限（0.000 3 mg/L），滿足國家標準的要求。

表1 11個空白樣的揮發酚測定結果

2.2 標準曲線

以儀器測定信號值（吸光值）為縱坐標，揮發酚含量為橫坐標繪制校準曲線見圖1。線性回歸方程為y=0.038 7x-0.006 3，線性相關系數r=0.999 6，線性范圍為0.5～10 μg，該含量范圍內線性良好。

圖1 校準曲線

2.3 準確度和精密度

如表2所示，3種不同濃度的樣品測定結果顯示相對標準偏差分別為2.52%、1.23%、0.60%，相對誤差分別為1.34%、2.75%、-0.66%，表明該方法有較好的精密度和準確度。

表2 精密度和準確度

2.4 4-氨基安替比林提純方法對測定結果的影響

表3結果表明，利用三氯甲烷對4-氨基安替比林進行提純的方法可有效降低揮發酚的空白吸光值，使準確度和精密度符合國標方法要求。每次試劑空白值和方法靈敏度都會存在差異，為提高揮發酚測定的準確度和精密度，應在每次測定時重新制作標準曲線。

表3 4-氨基安替比林空白值測定結果

三氯甲烷作為萃取劑，其純度對測定結果有重要影響。因此，實驗前應該對購買的三氯甲烷進行空白值的測定，找到性價比好并且滿足方法空白值低于0.080要求的試劑。

氯化銨緩沖溶液配制時要在通風櫥中配制，充分攪拌，使氯化銨全部溶解，且配制好的溶液使用完畢后要加塞蓋緊，存放在冰箱中，使其pH保持在9.8～10.2。配制好的緩沖溶液從冰箱中取出使用前需再次測定其pH值，如果不滿足pH值的范圍，應重新配制。

傳統的手動萃取方法需要用到分液漏斗，在此過程中，要盡量控制好振搖的力度以及保證每個樣品振搖力度一致，從而減少操作過程中帶來的誤差，提高結果的精密度。萃取過程用到的三氯甲烷只有10 mL，且三氯甲烷具有一定的揮發性，因此增加了萃取操作的難度。自動萃取儀自動添加試劑、萃取的全過程很好地避免了手動萃取的弱點與難點，實現了更高的精密度和準確度。

3 結論

全自動萃取儀測定水中揮發酚的方法具有靈敏度高、檢出限低、精密度好和準確度高的特點；與傳統的手動萃取法相比，操作快速簡便、自動化程度高、可大批量處理樣品，而且能夠避免操作人員直接接觸大量有毒的有機溶劑，有效降低了勞動強度和提高了工作效率。