现代分析测试技术论文

高效液相色谱在废水处理中的应用高效液相色谱在废水处理中的应用 摘摘 要要：高效液相色谱（HPLC）分析法检出限低，灵敏度高。文中介绍了该技 术的组成、基本原理、特点，及其在测定废水产品中的氯酚类、氯代硝基苯类 和芳香烃类等化合物含量的应用。 关键词关键词：高效液相色谱（HPLC） ；废水；测定；应用 Application of High Performance Liquid Chromatography in Wastewater Treatment Abstract：High performance liquid chromatography（HPLC）has potential application prospect in wastewater industry with high sensitivity and low detection limits.This paper introduces the composition，basic principle and characteristic.They are widely used in determination of chlorophenols, chloronitrobenzene and aromatic hydrocarbons in wastewater. Key Words：High performance liquid chromatography；wastewater；determination； application 1.引言引言 液相色谱法是指流动相为液体的色谱分析技术。早期的液相色谱法即为经 典液相色谱法，通常利用大直径的玻璃管柱在室温和常压下，因液面位置不同 而产生的压差输送流动相。该方法分离效能低，所需时间长。20 世纪 60 年代 后期，在该法的基础上，引入了气相色谱理论。它通过采用高压泵输送流动相， 减小、均匀固定相填料颗粒，提高柱效，加快分析速度，从而提高分离效率。 人们称此种分析技术为高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography，HPLC，简称 LC)、高压液相色谱法(High Pressure Liquid Chromatography，HPLC)或现代液相色谱法。高效液相色谱法除具有高压、高 效、高速、高灵敏度和高分辨率等特点外，还特别适用于分离或分析沸点高、 热稳定性差、相对分子质量大的有机物，而且样品经过色谱柱后不会被破坏， 可收集单一组分(采用大容量色谱柱时可作为制备色谱)，这些都是常用气相色 谱分析技术无法实现的1。 2.高效液相色谱的组成及工作原理高效液相色谱的组成及工作原理 高效液相色谱仪的系统由储液器、泵、进样器、色谱柱、检测器、记录仪 等几部分组成。储液器中的流动相被高压泵打入系统,样品溶液经进样器进入流 动相,被流动相载入色谱柱(固定相)内,由于样品溶液中的各组分在两相中具有 不同的分配系数,在两相中作相对运动时,经过反复多次的吸附-解吸的分配过程,各 组分在移动速度上产生较大的差别,被分离成单个组分依次从柱内流出,通过检 测器(能检测色谱柱流出组分及其量的变化的器件。指机械的、电子的或化学器 件，用于区分、记录或指示环境中某一变量的变化，如温度、压力、电荷、电 磁辐射、核辐射、粒子或分子等。)时,样品浓度被转换成电信号传送到记录仪, 数据以图谱形式打印出来2。 高效液相色谱是目前应用最多的色谱分析方法，高效液相色谱系统由流动 相储液体瓶、输液泵、进样器、色谱柱、检测器和记录器组成，其整体组成类 似于气相色谱，但是针对其流动相为液体的特点作出很多调整。HPLC 的输液 泵要求输液量恒定平稳；进样系统要求进样便利切换严密；由于液体流动相粘 度远远高于气体，为了减低柱压高效液相色谱的色谱柱一般比较粗，长度也远 小于气相色谱柱。HPLC 应用非常广泛，几乎遍及定量定性分析的各个领域。 作为一种有效的分离分析技术，液相色谱法可用于复杂样品的分离分析。 其原理是待测混合物中各组分的物理和化学性质存在差异，它们会不同程度地 分配在两个互不相溶的相中；当两相发生相对运动时，各组分在两相中反复多 次重新分配，使混合物得到分离。两相中固定的一相称为固定相，移动的一相 称为流动相3。其中，流动相不仅运载被分离的样品，而且还有选择性分离的 作用。液相色谱按分离机理，可分为分配色谱、吸附色谱、离子交换色谱和空 间排阻色谱等；按使用的固定相和流动相的极性大小，又可分为正相色谱和反 相色谱1。 3.3.高效液相色谱在废水处理中的应用高效液相色谱在废水处理中的应用 环境污染已成为影响人类生存和可持续发展的全球性问题。随着工业的迅 猛发展，水环境污染问题也日趋严重，给人类的健康带来严重的危险。废水中 的有机物始终是造成水污染最重要的污染物，许多难降解有机污染物毒性大， 难生物降解，在自然界中存在的时间长，易在生物体内滞留，从而导致人和动 物癌变、畸变及雌性化。本文就高效液相色谱分析技术在检测一些被列入监控 范围的有害物质的应用方面，进行简要的介绍。 3.13.1 氯酚类化合物的检测氯酚类化合物的检测 氯酚类化合物是环境(水和土壤)中重要的污染物，其中 2，4二氯苯酚、 2，4，6 一三氯苯酚和五氯苯酚己被我国列为水体中优先控制污染物。氯酚类 化合物被广泛用作木材的防腐剂、防锈剂、除草剂、杀菌剂和造纸等工业中， 并具有恶臭、异味、高毒性和较强的“致癌、致畸、致突变”的作用，化学稳 定性和热稳定性高，不易被分解或生物降解；容易通过食物链在生物体内富集， 严重的威胁着自然环境和人类健康。在亚洲、非洲和南美洲还用于血吸虫病的 防治，其中 2，4-二氯苯酚和 2，4，5 一三氯苯酚还大量用于农药，2，4D 和 2，4，5T 的生产。氯酚类芳香族化合物是其中的典型代表，由于其本身 芳环结构和氯代原子的存在而具有很强的毒性和抗降解能力。采用高效液相色 谱技术可以对其组分进行测定。 赵进英3采用直接进样，4CP 浓度由高效液相色谱(HPLC)测定，进样量 为 20L，流动相为甲醇/水，体积比为 5:3，流速为 0.8mL/min，紫外吸收检 测波长为 280nm，柱温为 30。此检测条件下，4CP 的保留时间为 6.78min，见图 3.1。采用外标法定量，图 3.2 为 4CP 高效液相色谱的标准曲 线。 图图 3.1 4CP 的高效液相色谱图的高效液相色谱图 图图 3.2 在在 280n 的液相色谱标准曲线的液相色谱标准曲线 付冬梅4采用加入醋酸的水和乙腈作为流动相，进样量为 50L，流速为, 1.0mL/min，紫外吸收检测波长为 290nm。为了能够最大限度地将各种降解产 物分开，HPLC 的分析条件选择流动相梯度方式。此检测条件下，对三氯苯酚 （TCP）标准溶液进行分析得，TCP 的大概保留时间为 37min，TCP 的拟合曲 线为 y = 12593x + 7882.2，R2= 0.9995，检出下限 0.25mg/L。 3.2 氯代硝基苯类化合物的检测氯代硝基苯类化合物的检测 氯代硝基苯是一类含氯含硝基的芳香烃类化合物，广泛应用于染料、颜料、 医药、农药、等领域。氯代硝基苯是一类典型的具有“三致”效应和遗传毒性 的化合物，美国 EPA、欧洲共同体(EEC)及我国先后将其列为优先控制的持久 性有毒难降解有机物。 李炳志5采用高效液相色（HPLC）谱法测定 CINBs、pCBA 等浓度， Zorbax SB-C18 (4.6mm150mm5.0m)，流动相甲醇/水(70/30)，流速为 1.0ml/min， ，检测波长 254nm，进样体积 10L，柱温 30。外标法定量，对 系列浓度水溶液进行加标回收率测定，回收率在 94%103%之间。 对 pCINB 的臭氧化产物定量分析，采用固相萃取技术进行样品的浓缩。 SPE 小柱使用前依次用 10ml 甲醇 MtBE(l0:90)混合液、6ml 甲醇和 6ml 去离子 水进行活化；接着臭氧化后的水样 150ml 酸化后调节 pH 至 2.0，以 10ml/min 的流速通过固相萃取小柱(Supelco ENVIChromp，500mg/6ml)；最后 SPE 小柱 在微弱的氮气流中吹干，用两份 3ml 的甲醇从甲醇 MtBE(l0:90)混合液进行洗脱， 洗脱的有机相氮吹定容至 0.1ml，然后用 HPLC 进行分析。为了评价此方法的 回收率，取浓度约为 50g/l 的六种苯酚混合液(即对氨基苯酚、对氯苯酚、对硝 基苯酚、2，4 一二硝基苯酚和 2氯5-硝基苯酚)按照上述步骤进行回收率测 试。实验测定的回收率介于 80%105%之间，标准偏差 2%(N=3)。 3.3 芳香烃类化合物的检测芳香烃类化合物的检测 苯酚，苯胺和硝基苯是化工生产中重要的原材料，常用于医药和染料制造 业，但对环境有严重危害，对水体和大气可造成污染 ，并且难于生物降解。 付冬梅4采用自动进样，用高效液相色谱仪（Waters 2690-996 二极管阵列 检测器）分析苯酚，苯胺和硝基苯的含量，采用 Kromasil C18色谱柱 (2504.6 mm)。流动相为甲醇:水= 40:60 (V/V)。苯酚，苯胺和硝基苯的检测波长分别为 270 nm，280 nm 和 265 nm。得到苯酚，苯胺和硝基苯的 HPLC 的标准曲线， 表 1。 表表 1 1 苯酚，苯胺和硝基苯苯酚，苯胺和硝基苯的回归方程的回归方程 4.结论结论 综上所述，当前HPLC技术正趋于较为完善阶段,并取得了举世瞩目的进展, 在废水处理领域得到了广泛应用,为分析废水中大多数有机污染物，有毒物质， 监测环境质量开辟了广阔的前景。而伴随着各种新型检测器(如间接荧光检测器、 激光光散射质量检测器、激光诱导荧光检测器等)6 陆续研制成功并投放市场, 环境分析中的液相色谱技术也将有一个全新的发展。据了解很多国家都在进一 步投注于缩短高效液相色谱的分析时间，提高它的分析效率上，并逐步向自动 化、智能化及质谱联用技术上发展。那在不久的将来，伴随液相色谱技术的提 高，应用的扩展，对环境的监督力度势必有很大提高。所以人们生活环境的质 量也将会有一个全新的状态，并将向更健康的生活状态中发展。 回归方程相关系数（R2） 苯酚 y = 26737x245570.9997 苯胺 y = 19049x434990.9997 硝基苯 y = 34579x73940.9995 参考文献参考文献 1陈如，苏红伟.现代分析测试技术在印染行业的应用(二)液-质(LC-MS)联用分析技 术J，印染