高效液相色谱法测定水中苦味酸

高效液相色谱法测定水中苦味酸
作者：张宗祥翟有朋张颖
来源：《中国测试》2017年第09期
摘要：采用高效液相色谱法直接测定水中的苦味酸。

干净的水样经0.22 μm聚四氟乙烯亲水滤头过滤后直接进样，成分复杂的水样则经液液萃取净化，取萃取后水相进样。

采用Symmetry C18色谱柱，流动相为甲醇（0.1%甲酸）：水（0.1%甲酸）、柱温40 ℃、检测波长357 nm，为最佳的检测条件。

在该检测条件下，苦味酸有较好的峰形和保留时间，绘制的校准曲线线性良好，相关系数为0.999 9。

方法检出限为0.02 mg/L，定量限为0.08 mg/L，相对标准偏差在1.2%～2.1%之间，加标回收率为95.4%～101%。

该方法操作简便快速、灵敏度高，能有效将苦味酸与其他酚类干扰物分离。

关键词：高效液相色谱法；水质；苦味酸；分离
文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2017）09-0059-05
Abstract： Picric acid in water is directly measured with high performance liquid chromatography- UV detector. The clean water samples were directly detected after filtered by 0.22 μm PTFE. The complex water samples were determined after extraction and purification. The chromatographic column was the Symmetry C18 and the methanol（0.1% formic acid）：water （0.1% formic acid） is the mobile phase， the column temperature is 40℃ and the measurement wavelength is 357 nm. Under the conditions， picric acid has excellent peak shape， retention time and calibration curve and the correlation coefficient is 0.999 9. With the method， the detection limit is 0.02 mg/L， the quantification limit is 0.08 mg/L， the relative standard deviation is 1.2% to
2.1%， and the recovery rate of standard addition is 95.4% to 101%. With simple and quick operation and high sensitivity， the method can separate the picric acid from other phenolic distractors effectively.
Keywords： high performance liquid chromatography； water quality； picric acid； separation
0 引言
2，4，6-三硝基苯酚又名苦味酸，俗称黄色炸药，分子式C6H3N3O7，为淡黄色晶状固体，无臭、味苦，是军事上最早使用的一种烈性炸药，易与多种重金属反应生成更易爆炸的苦味酸盐[1]。

苦味酸具有强氧化性和强酸性，在环境中容易降解成毒性更大的苦氨酸等化合
物。

随着工业的发展，工业废水排放增加，越来越多以苦味酸为本体的工业原料或副产物进入水体，造成水体污染，对人体带来危害，主要对眼睛、皮肤、呼吸道和消化道产生危害。

测定水中苦味酸的实验室方法有分光光度法[2]、气相色谱法[3]、液相色谱-质谱法[4-6]和指示电极电位滴定法等，其中以气相色谱法应用较为广泛。

气相色谱法测定水中苦味酸的原理
主要为：水中苦味酸与次氯酸钠反应生成氯化苦，用正己烷萃取，萃取液经GC-ECD检测。

反应式为：
C6H2（NO2）3OH+11Cl2+19NaOH=
3NO2CCl3+13NaCl+3Na2CO3+11H2O
气相色谱法以最终产物氯化苦来定量，而与苦味酸结构相似的硝基酚类（如对硝基苯酚、2，4-二硝基苯酚等）均能与次氯酸钠反应生成氯化苦，因而采用气相色谱法测定水中的苦味酸时，不能有效地将其与结构相似的硝基酚类干扰物分离。

该文建立了高效液相色谱法[7-11]检测水中苦味酸的方法，实现了待测物的有效保留。

本方法无需衍生，选择性好，分析速度快，能有效将待测物与其他酚类干扰物分离。

1 实验部分
1.1 仪器与试剂
Waters 2695高效液相色谱仪，配有紫外检测器；色谱柱：Symmetry C18、Hilic、Atlantis dC18、ZORBAX SB C18色谱柱，规格均为4.6 mm×250 mm，5 μm。

聚四氟乙烯亲水滤头，0.22 μm（上海安谱实验科技股份有限公司）；氢氧化钠、浓硫酸，分析纯（恒泰玻化有限公司）；甲酸、甲醇、二氯甲烷，HPLC级；苦味酸标准溶液：
ρ=100 mg/L，溶剂为乙腈和甲醇；苯酚、对硝基苯酚、2，4-二硝基苯酚、邻氯酚、2，4-二甲基苯酚、4，6-二硝基邻甲酚、4-氯间甲酚、2，4-二氯苯酚、2，4，6-三氯酚、五氯酚，ρ=100 mg/L，溶剂为甲醇（有机试剂均购置于百灵威）。

1.2 样品采集与前处理
用500 mL硬质磨口玻璃瓶或具有聚四氟乙烯材质盖垫的螺纹口玻璃瓶采集样品，样品充满样品瓶并加盖密封，将样品的pH值调为3～9，于2～5 ℃避光冷藏。

对于干净的水样（如地表水、地下水）经0.22 μm聚四氟乙烯亲水滤头过滤后，直接用液相色谱测定；对于成分复杂的水样（如生活污水、工业废水），经液液萃取净化后，萃取后的水相再用液相色谱测定。

净化步骤如下：量取100 mL苦味酸质量浓度为1.00 mg/L的加标水样至250 mL分液漏斗中，调节其pH≥10，加入5 g氯化钠，溶解后加入10 mL二氯甲烷，振荡萃取5 min，弃去二氯甲烷层，向分液漏斗中再次加入10 mL二氯甲烷重复萃取一次，这样可以有效去除中性和碱性物质对苦味酸测定的影响，然后调节除杂后水相的pH值至3～6，利用液相色谱测定水相中苦味酸。

结果表明，苦味酸的加标回收率达96.1%。

1.3 色谱条件
色谱柱为Symmetry C18，4.6 mm×250 mm，5 μm。

流动相为甲醇（含0.1%甲酸）∶水（含0.1%甲酸），梯度洗脱，柱温40 ℃，检测波长357 nm，进样量为40 μL。

具体洗脱方法见表1，在此条件下，可以将苦味酸与其结构相似的部分硝基酚类化合物有效分离。

2 结果与讨论
2.1 色谱柱的选择
该文选取了4种不同的色谱柱，分别是Symmetry C18、Hilic、Atlantis dC18、ZORBAX SB C18色谱柱，4.6 mm×250 mm，5 μm，进行色谱柱选择试验，结果如图1所示。

实验结果表明，苦味酸标准溶液在Symmetry C18色谱柱下响应值较好、峰型匀称、保留时间合理；虽然在Hilic色谱柱下的响应值也较好、峰型也匀称，但保留时间太短，不利于将苦味酸与其他酚类干扰物分开；而在其他2种色谱柱下，峰型极不匀称，出现拖尾峰，综合考虑，色谱柱选取Symmetry C18色谱柱。

2.2 柱温的选择
该文针对色谱柱Symmetry C18，选取30，35，40 ℃进行柱温试验。

结果发现，柱温对目标化合物苦味酸的峰面积影响不是很大，但对色谱峰的保留时间和峰型有很大的影响。

柱温越高，目标化合物苦味酸的保留时间越短；当柱温为30 ℃时，峰型不对称，峰宽较宽；当柱温为35 ℃或40 ℃时，目标化合物响应值相差不大，但40 ℃下对应的峰型较为尖锐匀称、基线较为平缓。

同时考虑到对色谱柱的保护，从而柱温选定为40 ℃。

2.3 阳性干扰的排除
工业废水的成分比较复杂，在含有苦味酸的同时，往往还含有其他酚类化合物，为了排除阳性干扰，在1.3的色谱条件下，对苦味酸和其他10种酚类化合物（苯酚、对硝基苯酚、2，4-二硝基苯酚、邻氯酚、2，4-二甲基苯酚、4，6-二硝基邻甲酚、4-氯间甲酚、2，4-二氯苯酚、2，4，6-三氯酚、五氯酚）进行色谱分析，发现在表1的梯度洗脱方法下，所有11种化合物均能得到有效的分离，分离效果见图2。

2.4 标准曲线
用超纯水配制苦味酸系列标准溶液：0.10，0.20，
0.50，1.00，2.00，5.00 mg/L，进入Waters 2695高效液相色谱仪-紫外检测器检测。

以苦味酸的质量浓度为横坐标，对应的仪器响应值（峰面积）为纵坐标，绘制标准曲线。

由图3可知，目标化合物苦味酸在0.1～5.0 mg/L范围内，相关系数达0.999 9。

2.5 方法的检出限与定量限
按照方法中规定的分析步骤，以产生仪器信噪比2～5倍响应值所对应浓度的样品进行重复平行测定7次，计算测定结果的标准偏差，按照公式MDL=t（n-1，0.99）×s计算方法检出限。

配制含苦味酸浓度为0.10 mg/L的纯水加标样品及0.10 mg/L工业废水加标样品，按照方法中规定步骤，平行测定7次，结果如表2所示，苦味酸的方法检出限为0.02 mg/L，定量限为0.08 mg/L，满足了HJ 168——2010《环境监测分析方法标准制修订技术导则》[12]中规定的标准曲线最低点（0.10 mg/L）是方法检出限2～5倍要求，又能完全满足GB 3838——2002《地表水环境质量标准》[13]中规定的苦味酸标准限值0.50 mg/L。

2.6 精密度试验
结合标准曲线的线性范围，配制含苦味酸分别为0.10，1.00，4.00 mg/L的纯水加标样品，按照方法中规定的分析步骤，各平行测定6次，结果如表3所示，低、中、高3个浓度的加标样品，相对标准偏差在1.2%～2.1%之间，数据重现性好，稳定性强，精密度高。

2.7 准确度试验
结合标准曲线的线性范围，以及实际水样的来源，选取低、中、高3个浓度，配置含苦味酸浓度分别为0.10 mg/L的地表水、1.00 mg/L的生活污水、4.00 mg/L的工业废水加标样品，按照方法中规定的分析步骤，各平行测定6次，结果见表4。

可知地表水、生活污水及工业废水样品的平均加标回收率分别为98.1%、95.4%、101%，均在95%以上，进一步说明该方法的可操作性强。

3 结束语
本文建立的优化高效液相色谱法对水质中苦味酸的测定，干净的水样经0.22 μm聚四氟乙烯亲水滤头过滤后可直接进样，节省了测定的时间；对于成分较为复杂的生活污水与工业废水经净化后进样，净化步骤简便易操作，能有效将苦味酸与其他酚类干扰物分离。

方法的线性范围为0.10～5.00 mg/L，线性方程为y=192 539.20x-501.66，相关系数为0.999 9。

方法检出限为0.02 mg/L，定量限为0.08 mg/L，相对标准偏差在1.2%～2.1%之间，加标回收率为95.4%～101%。

参考文献
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（编辑：莫婕）。