固相萃取-高效液相色谱法测定地表水中苯胺类

缘乞科枚
Journal of Green Science and Technology
2021年3月第23卷第6期固相萃取一高效液相色谱法测定地表水中苯胺类
刘畅
(辽宁省生态环境监测中心，辽宁沈阳110161)
摘要：为了有效掌握并控制地表水体中苯胺类的污染状况、确保公众用水安全，开发地表水中简单实用且
灵敏度较高的检测方法具有重要意义。

建立了经地表水样晶前处理，可同时检测生活饮用水及其水源水
中苯胺、对硝基苯胺、2,4—二硝基苯胺、3,5—二硝基苯胺、2,6—二氯一4—硝基苯胺5种苯胺类化合物的
固相萃取一高效液相色谱检测方法。

结果表明：该方法灵敏度较高、抗干扰性较强，在1.0mg/L~50.0
mg/L范围内线性良好，方法检出限为苯胺类化合物0.5M g/L,回收率为72.2%〜96.1%。

同时，尝试对
色谱柱进行了优选并对流动相的配比和梯度淋洗程序进行了改进。

关键词：苯胺类；固相萃取一高效液相色谱法；地表水
中图分类号:X703文献标识码：A文章编号：1674-9944(2021)06-0053-03
1引言
苯胺类化合物是重要的工业原料，具有致癌、致畸、致突变性,可通过呼吸道、消化道进入人体，亦可经皮肤吸收。

我国环境优先污染物黑名单已将苯胺、二硝基苯胺、对硝基苯胺、2,6—二硝基苯胺等列入其中。

在我国
的标准体系中，《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中关于生活饮用水地表水源中苯胺的限值为100 M g/Lo由于苯胺类化合物很难被生物降解，易在环境中造成累积污染，因此，为了有效掌握并控制地表水体中苯胺类的污染状况、确保公众用水安全，开发地表水中简单实用且灵敏度较高的检测方法具有重要意义m。

本研究建立了经样品前处理，可同时检测生活饮用水及其水源水中苯胺、对硝基苯胺、2,4—二硝基苯胺、3,5—二硝基苯胺,2,6—二氯一4—硝基苯胺5种苯胺类化合物的固相萃取一高效液相色谱检测方法,实现苯胺类化合物较为快速、简便的分析。

2材料与方法
2.1适用范围
本方法规定了测定地表水中5种苯胺类化合物的固相萃取一高效液相色谱法。

本方法适用于生活饮用水及其水源水中苯胺、对硝基苯胺,2,4-二硝基苯胺、3,5—二硝基苯胺、2,6—二氯一4—硝基苯胺的测定。

本方法检出限为:苯胺类0.5“g/L。

2.2原理
样品经过滤后，通过固相萃取技术富集水样中苯胺类，洗脱液浓缩定容后，用高效液相色谱仪(二极管阵列检测器)进行分离检测。

固相萃取是一种物理萃取过程，包括液相和固相，固相对苯胺类化合物的吸附力大于样品母液；当样品通过固相萃取柱时，苯胺类被吸附在固体表面,其他组分则随样品母液通过固相萃取柱；最后用洗脱液将苯胺类洗脱下来,用高效液相色谱仪检测分析，根据保留时间和特征吸收谱图定性，外标法定量。

2.3试剂及药品
样品分析、标准样品配置所使用的试剂除均为色谱纯或优级纯(有特殊规定的除外)。

甲醇:每批甲醇都要进行空白检验，液相色谱纯；去
离子水：超纯水仪制备，满足电阻率>18.2MH/cm, TOC<5“g/L,不含目标化合物；苯胺类标准储备液及使用液:苯胺类标准储备液100mg/L,可直接购买有证标准溶液，按照产品说明书要求保存，也可用标准物质配置，标准物质纯度要大于99.0%,用甲醇作溶剂，-10°C及以下冷冻、避光保存;苯胺类标准使用液1.00 mg/L,取适量储备液，甲醇作溶剂进行稀释，一10°C及以下冷冻、避光保存，保质期一个月；固相萃取柱：MCX 固相萃取柱(500mg,6mL)或其他等效固相萃取柱；滤膜：0.45“m聚四氟乙烯滤膜；硫代硫酸钠：优级纯；盐酸：1,19g/mL,优级纯；甲酸：液相色谱纯；氨水：0.91 g/mL,优级纯；氮气：纯度$99.99%。

2.4仪器设备、器皿
高效液相色谱仪，配有二极管阵列检测器;色谱柱：
HSS T3液相色谱柱(2.1mm X150mm,l.7”m)或等效色谱柱；固相萃取仪：自动或手动(带真空泵)，流速可调；自动浓缩仪:氮吹浓缩仪或其他性能相当的设备;各种规格的微量注射器或移液器。

2.5样品的采集、保存
将水样采集于棕色的磨口玻璃瓶中，样品瓶要确保充满、无气泡，不留空隙。

完成样品采集后，用氨水和甲酸将样品pH值调节至7〜8之间，同时，加入硫代硫酸钠(加入量：40mg/500mL)。

水样中的苯胺类易于降解，需在4°C及以下冷藏且避光条件下保存，尽快分析。

采样后应在24h内进行萃取,且萃取后需在7d内进行分析図o
收稿日期=2020-12-14
作者简介:刘畅(1983-),女，硕士，高级工程师，主要从事生态环境监测工作。

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刘畅：固相萃取一高效液相色谱法测定地表水中苯胺类环境与安全
2.6分析步骤
2.6.1前处理
取水样1000mL,经0.45“m滤膜减压过滤，滤液过MCX固相萃取柱。

固相萃取柱使用之前以10mL 甲醇和10mL去离子水进行活化。

控制水样以5〜10 mL/min的流速通过固相萃取柱，从而进行富集浓缩。

上样过程完成后，分别用10mL0.1mol/L盐酸和10%甲醇水溶液清洗以净化样品，用氮气吹干固相萃取柱
后，用10mL2%氨水甲醇溶液以1mL/min的流速将固相萃取柱中的组分洗脱下来，洗脱液收集于浓缩瓶内，氮吹浓缩至1.0mL以下，用20%甲醇水溶液定容至1.0mL,并经针头过滤器过滤，保存待测定⑷。

2.6.2空白样晶
空白样品实验过程即用实验室用去离子水代替实
际样品，严格按照2.6.1节规定的步骤进行空白样品制备。

2.6.3液相色谱分析条件(推荐)
色谱柱：HSST3液相色谱柱(2.1mm X150mm, 1.7”m)。

流动相：梯度洗脱；V甲聲：V赵含0.2%乙動=35: 65CV/V),保持15min,后以线性变化至甲醇：水=60 :40CV/V),并保持15min。

检测器：配有二极管阵列检测器(扫描范围：200~400nm)，定量波长254nm或230nm。

进样体积：10“L。

流速：0.8mL/min。

色谱柱温：30°C。

依据保留时间和检测物质特征吸收谱图进行定性分析,使用外标法峰面积进行定量计算。

2.6.4标准曲线的绘制
取100mg/L苯胺类标准储备溶液用甲醇稀释至6
个质量浓度(至少5个质量浓度)：1.0mg/L,2.0mg/ L、5.0mg/L、10.0mg/L,20.0mg/L和50.0mg/L。

在推荐的液相色谱分析条件下，对系列标准溶液进行测
定，由低浓度到高浓度依次进样，以苯胺类含量(mg/L)对峰面积(M V-s)绘制标准曲线，回归方程线性良好，相关系数为0.999。

2.6.5样晶的测定
在推荐的液相色谱分析条件下，按照2.6.4节中的要求进行样品的测定。

2.6.6空白样晶的测定
在推荐的液相色谱分析条件下，按照2.6.5节中的要求进行空白样品的测定。

2.7精密度和准确度
分别取质量浓度为1.0mg/L和10.0mg/L的苯胺类溶液进行6次平行测定，其相对标准偏差为2.4%〜&1%。

添加以上浓度水平的水样进行回收率实验，回收率为72.2%〜96.1%。

3质量保证和质量控制
3.1空白样品的测定
每批次(M20个样品/批)或每20个样品至少应进行一个实验室空白样品的测定，空白样品的测定结果应低于方法的检出限。

3.2平行样品
每批次(W20个样品/批)或每20个样品至少应进行一个平行样品的测定，平行样品测定结果的相对偏差
应控制在25%以内。

3.3校准
要针对每批样品建立标准曲线，标准曲线的相关系
数应$0.995。

每批次(W20个样品/批)或每20个样品应对标准曲线中间浓度点标准溶液进行一次测定，中间浓度点标准溶液的测定结果与该点浓度相对误差需控制在±20%之内。

4结果与讨论
4.1色谱柱的选择
苯胺类化合物一般采用C18柱分析。

通过实验对比C18柱(4.6mm X250mm,5ptm)和HSS T3柱(2.1 mmX150mm,l.7”m)对目标化合物的分离效果，结果表明：C18柱对2,4-二硝基苯胺、3,5—二硝基苯胺未能实现完全分离，而HSS T3柱对5种苯胺类化合物均实现了较好分离⑷。

4.2流动相的优化
通过实验对比等度淋洗和梯度淋洗对目标化合物
的分离效果，为了达到5种苯胺类化合物均良好分离且整体出峰时间合理，需采用梯度淋洗方式。

由于最先出
峰的3种苯胺类化合物极性较为相近，需要采用低比例的有机相才能实现完全分离，若采用等度淋洗，则会导致后面两种苯胺类化合物无法被洗脱。

经多次实验, V甲就：V*=35:65CV/V),保持15min,后以线性变化至甲醇：水=60:40(V/V),并保持15min,可实现5种苯胺类化合物的良好分离灼。

苯胺类化合物呈弱碱性，流动相若为甲醇一水，形
成的色谱峰较宽,有拖尾现象。

实验通过在流动相的水
相中分别添加0.01%,0.02%,0.03%,0.04%,0.05% (V/V)的甲酸，使流动相呈酸性，抑制键合相表面的未烷基化硅醇轻基的电离趋势，从而降低二次作用的强度,来考察流动相对目标化合物的分离效果。

结果显示，甲酸的加入，对峰形有显著改善，随着甲酸配比的增加，峰形随之变尖锐，分离度同步提高。

甲酸浓度提高至0.02%(V/V)时，分离度改善显著，因此选用水相中加入0.02%甲酸组成流动相⑷o
5注意事项
(1)方法采用的固相萃取柱为MCX柱，此类固相萃取柱主要对弱碱性化合物有较好的萃取效果,若选用其他等效固相萃取柱，萃取柱的活化和洗脱等条件要做对应改变。

(2)样品浓缩过程中，要控制好浓缩速度，不宜过快，切记不要吹干，以免造成苯胺类物质的大量损失。

(3)由于苯胺类物质的毒性较高，在样品前处理、标准样品配置等过程中应佩戴防护器具，在通风橱中操作,避免试剂和样品接触皮肤和衣物。

(4)实验过程中产生的固体废物务必严格做到统一收集、分类管控，委托有处理资质的机构定期转运、处置。

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2021年3月绿色科技第6期
6干扰和消除
(1)当样品受到基质干扰影响测定结果时，通过对样品进行预处理、减少进样体量(稀释样品或减少进样体积)、优化实验过程条件等方式减少或消除干扰。

(2)当样品存在同分异构体干扰影响测定结果时，可通过优化高效液相色谱的梯度淋洗条件(淋洗液流速、柱温箱温度、淋洗液配比等)改善分离度，进而减少或消除干扰。

(3)当样品受到余氯等氧化性较强的物质干扰影响测定结果时,可通过在样品的采集、保存过程加入一定量的硫代硫酸钠消除干扰。

7结语
本文利用固相萃取一高效液相色谱开发了一种同
时测定生活饮用水及其水源水中5种苯胺类化合物的检测方法,方法在1.0mg/L〜50.0mg/L范围内线性良好,方法检出限为苯胺类化合物0.5“g/L,回收率为72.2%〜96.1%。

同时，尝试对色谱柱进行优选并对流动相的配比和梯度淋洗程序进行改进，通过实验发现，C18色谱柱对2,4-二硝基苯胺、3,5—二硝基苯胺未能完全分离，HSS T3柱对5种苯胺类化合物均实现了较好分离;综合考虑苯胺类化合物的出峰间隔和试剂成本，对流动相的配比和梯度淋洗程序进行了优化，在流动相中加入0.02%甲酸，有效改善苯胺类化合物峰型及分离效果。

改良后，方法操作简单、灵敏度较高，具有较好的精密度和准确度，能很好地满足生活饮用水及其水源中苯胺类化合物的日常检测要求"~训。

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SPE—HPLC Determination of Aniline in Drinking Water
Liu Chang
QLiaoning Ecological Environment Monitoring Center,Shenyang,Liaoning110161,China)
Abstract:Aniline compounds are important industrial raw materials with carcinogenicity,teratogenicity and mutage­nicity.EPA has listed them as priority pollutants.Aniline,4—nitroaniline and2,6—dichloronitroaniline are also lis­ted in the blacklist of environmental priority pollutants in China.Therefore,it is of great significance to develop a simple and practical detection method with high sensitivity to control the pollution of aniline compounds in water and ensure the safety of human water.A method for the simultaneous determination of aniline,p一nitroaniline,2,4—di­nitroaniline,3,5—dinitroaniline,2,5—dinitroaniline and2,4—dinitroaniline in drinking water and its source water was established.The linear range of the method was1.0mg/L—50.Omg/L.The detection limit of the method was 0.5p.g/L and the recoveries were72.2%〜96.1%.At the same time,it is necessary to try to optimize the chroma­tographic column and improve the ratio of mobile phase and gradient elution procedure.
Key words：aniline；SPE—HPLC；surface water
55。