固相萃取_高效液相色谱法测定水中BPA_NP和OP含量

收稿日期: 2008�04�01 � � � 修回日期: 2008�09�24 基金项目: 中国石化集团公司研究项目( No. J306002) * 通讯联系人: 张 � 琦, 女,主要从事环境分析方面的研究. 第 25卷第 2期 Vol. 25 � No. 2 分 析 科 学 学 报JOURNAL OF ANALYTICAL SCIENCE 2009 年 4 月Apr. 2009 文章编号: 1006�6144( 2009) 02�0157�04 固相萃取�高效液相色谱法测定水中 BPA、NP和OP含量 张 � 琦* , 董慧茹 (北京联合大学旅游学院酒店与餐饮管理系,北京 100101) 摘 � 要:采用国产新型 D4020大孔吸附树脂自制固相萃取柱,研究了柱长、上样速度、 样品溶液的 pH、盐浓度等因素对壬基酚、辛基酚和双酚 A 吸附率的影响, 确定了最佳 固相萃取条件, 建立了固相萃取�高效液相色谱测定水中痕量壬基酚、辛基酚和双酚 A 的分析方法。该法双酚 A、壬基酚和辛基酚的检出限分别为 0. 432 �g / L、0. 998 �g/ L 和 1. 336 �g / L ,回收率为 91%~ 96% ,相对标准偏差( RSD)为 1. 5% ~ 5. 6%。方法简 便快速、成本低廉,灵敏度高, 准确度好, 用于实际水样分析,取得满意结果。 关键词:固相萃取;高效液相色谱;壬基酚;辛基酚;双酚 A 中图分类号: O657. 7+ 2 � � � 文献标识码: A 壬基酚( Nony lpheno l, NP)、辛基酚( Octy lpheno l, OP)和双酚 A均是重要的化工原料, 其在环境中分 布十分广泛,并且含量极低, 不易检测。研究表明, 烷基酚 (尤其是壬基酚 ( Nony lpheno l, NP)、辛基酚 ( Octylphenol, OP) )和双酚 A 等具有雌激素效应和慢性毒理作用。由于其使用的广泛性, 及在环境中存 在的普遍性和持久性,近年来已经成为国际上研究的热点[ 1] 。 目前,有关这些物质的环境污染状况和分析方法的报道已经很多[ 2- 7]。水中烷基酚和双酚 A 含量较 低,合适的前处理技术是使其达到可检测水平的必经途径。固相萃取( SPE)由于其操作简便、回收率高等 特点,已成为环境样品前处理的常用方法,尤其适用于水中痕量有机污染物的富集 [ 8]。新型国产 D4020 大孔吸附树脂价格低廉, 用其预富集水中邻苯二甲酸酯已有报道 [ 9] ,但用于富集水中痕量烷基酚和双酚 A 尚未见报道。本文用自制的 D4020树脂固相萃取柱富集水中的壬基酚、辛基酚和双酚 A,用高效液相色 谱进行同时检测,取得了满意结果。 1 � 实验部分 1. 1 � 仪器和试剂 Agilent 1100 Series高效液相色谱仪(美国, 安捷伦公司) ; U�3010紫外可见分光光度计(日本,日立公 司) ; 752 N紫外可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司) ; pHS�3B型 pH 计(上海精密科学仪器有 限公司) ; D4020大孔吸附树脂, 16~ 60目(天津市海光化工有限公司) ; 玻璃富集柱(自制, 150 � 10 mm i. d. )。 氢氧化钠、氯化纳、盐酸均为分析纯(北京化工厂) ;甲醇和乙腈为色谱纯; 水为娃哈哈纯净水(杭州娃 哈哈集团有限公司)。 1. 2 � 标准溶液的配制 用甲醇配制浓度为 1. 00 mg/ mL 的壬基酚、辛基酚和双酚 A 标准储备液,密封, 置于冰箱中 4 保存 备用。实验时再取适量此标准储备液配成所需浓度的标准溶液。 157 第 2 期 张 � 琦等:固相萃取�高效液相色谱法测定水中 BPA、NP 和 OP 含量 第 25 卷 1. 3 � 样品前处理 1. 3. 1 � 样品的采集与保存 � 采集的水样用 0. 45 �m 滤膜过滤, 滤液装于玻璃瓶中, 用 4 mo l/ L 盐酸调 pH 为 1,并加 NaCl调节盐浓度为 15 g/ L ,可保存 1个月。 1. 3. 2 � 样品的预富集 � 准确移取2 000 mL 水样,用0. 1 mo l/ L 盐酸和 0. 1 mol/ L 氢氧化钠溶液调其 pH 为 3,以 5 mL/ m in的流速通过该固相萃取柱,先用 10 mL 水�甲醇( 95!5, V/ V )清洗自制的 D4020树脂固 相萃取柱,然后将柱中残余水分吹干,再用 30 mL 无水甲醇以 0. 5 mL/ m in的流速分三次洗脱, 合并洗脱 液。将合并后的洗脱液浓缩并用甲醇定容至 10. 00 mL,密封, 于冰箱中 4 保存备用。 1. 4 � 高效液相色谱分析 将经 1. 3. 2预富集的样品用 0. 45 �m 针头过滤器过滤,取 10 �L 进行高效液相色谱分析。色谱柱为 Diamonsil�C18 ( 5 �m) ;流动相为乙腈�水溶液, 采用梯度洗脱, 乙腈体积分数 50% (保持 5 min) , 50% ~ 100% ( 20 min内线性增加) ;流速为 1 mL/ min;柱温为 25 ;检测波长为 220 nm。 2 � 结果与讨论 2. 1 � 固相萃取条件的优化 2. 1. 1 � 柱长和流速的选择 � 制备 3种不同长度( 60、90和 120 mm)的玻璃富集柱,将壬基酚、辛基酚和双 酚 A浓度均为 10 �g/ mL 的模拟水样 2 000 mL, 分别以 5、10、15和 20 mL/ m in的流速通过玻璃富集柱, 考察柱长对壬基酚、辛基酚和双酚 A 吸附率的影响。由实验结果可知, 柱长为 90 mm, 流速 5 mL/ m in 时,壬基酚、辛基酚和双酚 A 的吸附率均达到 99%以上。柱长增加, 吸附率增大,允许的流速范围变宽;柱 子越短,流速对吸附率的影响越明显。本实验选择柱长为 90 mm ,流速为 5 mL/ min。 2. 1. 2 � pH的选择 � 取 2 000 mL 模拟水样,用 0. 1 mol/ L 盐酸和 0. 1 mo l/ L 氢氧化钠溶液分别调其 pH 值为 2. 0、3. 0、4. 0、6. 0、7. 0、8. 0和 10. 0, 在柱长为 90 mm, 流速为 5 mL/ min条件下,考察 pH 对吸附率 的影响。实验结果表明, pH 对壬基酚、辛基酚和双酚 A 的吸附率影响较大, 在 pH 等于 3 时, 吸附率最 高;随着 pH 的逐渐增大, 吸附率亦逐渐降低。这是因为随着 pH 的逐渐增大,壬基酚、辛基酚和双酚 A 分 子上的酚羟基将发生不同程度的解离, 导致吸附率下降,故本实验选择水样的 pH 为 3。 2. 1. 3 � 盐浓度的影响 � 分别向 2 000 mL 的模拟水样添加 NaCl,使其浓度分别为 0. 001、0. 005和 0. 01 mol/ L。在柱长为 90 mm,流速为 5 mL/ min条件下, 考察盐浓度对吸附率的影响。由实验结果可知, 盐 浓度对吸附率基本无影响,因此实际样品测定时可不必考虑盐浓度的影响。 2. 1. 4 � 始漏体积实验 � 在上述最佳固相萃取条件下,分别将浓度为 10 �g/ mL 的双酚 A、壬基酚和辛基 酚水溶液过柱, 测定流出液吸光度,三者于过柱溶液体积分别为 11. 51、15. 70和 15. 35 L 时, 吸光度值突 然增大,故其穿透体积分别为 11. 51、15. 70和 15. 35 L,远大于条件实验中所过柱的水样体积。 2. 1. 5 � 洗脱速率的选择 � 以无水甲醇作洗脱剂, 洗脱体积为 30 mL,洗脱剂流速分别为 0. 2、0. 5、1. 0和 2. 0 mL/ m in,分三次洗脱,合并洗脱液,考察洗脱速率对洗脱率的影响。结果显示,洗脱剂流速增加,洗脱 效率下降,且下降趋势越来越显著,从洗脱效率和时间两方面考虑,本文选择洗脱流速为 0. 5 mL/ min。 2. 2 � 色谱测定条件的优化 选择乙腈�水为流动相, 考察了乙腈与水的体积比分别为 50!50、60!40、70!30和 80!20条件下, 双酚 A、壬基酚和辛基酚的色谱分离效果。结果表明,流动相极性降低时,三种物质的出峰时间缩短, 并且峰形 变窄;由于实际水样在 0~ 5 m in 出峰较多,会对双酚 A 的检测产生较大干扰。因此采用梯度洗脱。优化 后的梯度洗脱条件为:乙腈体积分数 50%保持 5 min, 50% ~ 100%在 20 min内线性增加。此条件下三种 物质在 25 min内得到了完全分离,且均具有良好的峰形(图 1) , 在 100 次以上的进样测定后, 各物质的出 峰时间仍相当稳定, 表现出良好的重现性及稳定性。于最优的色谱条件下测定水样及加标水样固相萃取 后壬基酚、辛基酚和双酚 A 的含量, 色谱图如图 2所示。由图可见,干扰峰基本不影响样品测定。 2. 3 � 工作曲线及检出限 配制不同浓度的标准溶液进行固相萃取,对得到的洗脱液进行色谱分析。以峰面积( Y)为横坐标, 以 双酚 A、壬基酚和辛基酚浓度( X , �g/ mL)为纵坐标, 绘制工作曲线, 线性回归方程为: Y= 44. 33X - 0. 84 ( R= 0. 9999)、Y= 18. 97X + 0. 54( R= 0. 9998)和Y= 28. 58X+ 0. 57( R= 0. 9997)。根据信噪比S/ N = 3, 158 第 2 期 分 析 科 学 学 报 第 25 卷 图 1� 混合标准样品经固相萃取后的色谱图 Fig. 1 � Chromatogram of standard samples after SPE A: Bisp henol�A; B: Nonylphen ol ; C: 4�Octylphen ol . 图 2� 实际样品及加标回收后的色谱图 Fig. 2� Chromatograms of water samples A: Bisp henol�A; B: Nonylphen ol ; C: 4�Octylphen ol . 得壬基酚、辛基酚和双酚 A 的检出限分别为 0. 432 �g/ L、0. 998 �g/ L 和 1. 336 �g/ L。 2. 4 � 方法的精密度与回收率 在优化的实验条件下,分别配制一定浓度的壬基酚、辛基酚和双酚 A混合标准水溶液各 2 000 mL, 调其 pH 值为 3,以 5 mL/ min流速通过富集柱,用30 mL 无水甲醇分 3次洗脱,洗脱流速为 0. 5 mL/ min,洗脱液 浓缩至 10 mL,采用高效液相色谱法测定浓缩液中壬基酚、辛基酚和双酚 A含量,每个混合标样平行测定 3 次,计算回收率与相对标准偏差( RSD) ,结果见表1。由表 1可见, 对 3种不同浓度的混合标样,双酚 A、壬基 酚和辛基酚的回收率为 91%~ 96%, RSD为 1. 5%~ 5. 6%,可见所述方法的准确度与精密度均良好。 表 1� 方法的回收率及精密度( n= 3) Table 1� Recoveries and RSD of the method(n= 3) Sample Spiked(�g/ L) Found(�g / L ) Recovery ( % ) RSD( % ) 0. 500 0. 475 95 3. 4 Bispheno l�A 1. 000 0. 920 92 2. 6 1. 500 1. 410 94 1. 5 1. 000 0. 910 91 3. 7 Nonylphenol 2. 000 1. 780 89 5. 6 3. 000 2. 730 91 4. 4 1. 500 1. 395 93 4. 5 Octylphenol 3. 000 2. 880 96 1. 6 4. 500 4. 230 94 3. 8 2. 5 � 实际水样分析 将本法用于测定燕山石化地区水体中双酚 A、壬基酚和辛基酚含量。分别取化一南排口( 1# )、纽扣 与水库排水口( 2# )、牛口峪公园栈桥( 3# )及白果树泉( 4# )四处采样点的水样各 2 000 mL,其他按实验方 法 1. 3. 2和 1. 4进行,测定结果见表 2。 表 2� 水样测定结果( n= 3) Table 2 � Determination results of water samples( n= 3) Sample Bisphenol�A(�g/ L) Nonylphenol(�g/ L ) Octylphenol(�g/ L ) 1# 1. 533 ND ND 2# ND 2. 876 ND 3# 1. 016 3. 211 1. 864 4# 1. 714 3. 787 ND � � � � � � ND: not detected. 参考文献: [ 1] � XIAO Quan�wei(肖全伟) , L I Yuan�qian(黎源倩) , WU De�sheng (吴德生) . Chinese Journal of Chromato gr aphy (色谱) [ J] , 2004, 22( 6) : 579. 159 第 2 期 张 � 琦等:固相萃取�高效液相色谱法测定水中 BPA、NP 和 OP 含量 第 25 卷 [ 2] � L IU Xiao�song(刘晓松) , TONG Zhang�fa(童张法) , ZH ENG L ing(郑 � 玲) , ZH UO H ai�hua(卓海华) , L IU Jun� yi(刘 军义) . Journal o f Analytical Science(分析科学学报) [ J] , 2007, 23( 3) : 311. [ 3] � DUAN Qing�chun(段菁春) , CH EN Bing (陈 � 兵) , MAI Bi�x ian(麦碧娴) , YANG Qing�shu(杨清书) , SHENG Guo� y ing (盛国英) , FU Jia�mo(傅家谟) . Env ironmental Science(环境科学) [ J] , 2004, 25( 3) : 48. [ 4] � ZH OU Yun(周 � 云) , DA I Jie(戴 � 婕) , LI Fu�sheng (李富生) , T ANG Qian�jing (汤浅晶) , GAO Nai�yun(高乃云) . China Water & Wastew ater(中国给水排水) [ J] , 2003, 9( 3) : 95. [ 5] � Cevdet Uguz, Inci T ogan, Yildiz Erog lu, Ilyas Tabak, Mustafa Zengin, M esude Iscan. Env ironmental T ox icolog y and Pharmaco lo gy [ J] , 2003, 14: 87. [ 6] � Fulvio Fer rara, Fabio Fabietti, M irella Delise, Enzo Funar i. Chemospher e[ J] , 2005, 59: 1145. 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In this study , D4020 macro�r et iculate resin w as used for the f irst t ime as an absor bent for alky lpheno l compounds in w ater. Through the choise of SPE conditions w hich include the pH value o f w ater sample, load speed, elut ion speed, etc, the opt imum inspect ion condit ions w ere got . T he results show ed that the recoveries of dif ferent concentrations w ere betw een 91% and 96%, the RSD was generally below 5. 6%, the detect ion limits w ere 0. 432 �g/ L for bispheno l�A, 0. 998 �g/ L for nony lpheno l and 1. 336 �g/ L fo r o ctylphenol, respect ively. T he determ inat ion results o f w ater samples w ere sat isfacto ry. The method is simple, fast and applicable for rout ine analysis. Keywords: High performance liquid chromatography ; N ony lpheno l; Octy lpheno l; Bisphenol�A; So lid� phase ex tr act ion 160