原位衍生分散液相微萃取-气相色谱质谱联用法测定饮用水中的痕量三氯生

原位衍生分散液相微萃取-气相色谱质谱联用法测定饮用水中的痕量三氯生

1氯生检测方法三氯生，又名二氯二氯二氯二羧二醚，是水中常见的污染物。它不仅是一种常见的抗菌剂，也是个人护理产品（如洗发剂、肥皂、消毒等）的添加剂。三氯生具有低毒性,因此,在常规的废水处理中通常被忽略。然而,有研究表明,在一定条件下,例如出现次氯酸盐或由于光化反应,三氯生能够被转化为毒性很强而且更持久的污染物,如氯酚。因此,检测环境水样中的三氯生具有重要意义。分散液相微萃取是一种新型的样品预处理技术,仅需要约1mL有机溶剂,环境友好,成本低廉;其具有省时、省力以及高效等优点,克服了传统方法费时、费力、需要大量有毒有机溶剂等缺点,预处理步骤十分简单,特别是样品的预处理效率远远高于固相微萃取和单滴液相微萃取,已开始应用于环境水样中酞酸酯、有机磷农药、氯酚、三嗪类除草剂、三卤甲烷以及多环芳烃等有机污染物的分析,是一种很有前途的技术。本实验利用分散液相微萃取,结合原位衍生技术萃取了水中的痕量三氯生,并利用气相色谱-质谱检测,建立了水中痕量三氯生分析的新方法。对自来水和水库水样品的测定结果满意,表明该方法可以应用于实际饮用水样的测定。2实验部分2.1试剂及标准试剂6890N-5973N气相色谱/质谱(GC/MS)联用仪(Agilent公司);LG10-2.4A型离心机(北京医用离心机厂)。三氯生标样(99.5%,德国Augsburg公司);乙酸酐(化学纯)、氯苯(上海试剂一厂);丙酮(莱阳市康德化工有限公司)、K2CO3(天津市盛奥化学试剂有限公司)以及NaCl(天津市福晨化学试剂厂)均为分析纯;甲醇(天津市四友精细化学品有限公司)、乙腈(山东禹王实业有限公司)、CS2(天津市科密欧化学试剂开发中心)均为色谱纯;实验用水为二次蒸馏水。2.2离子检测条件HP-5MS色谱柱,5%苯甲基聚硅氧烷弹性石英毛细管柱(30m×0.25mmID×0.25μm)(美国惠普公司);进样口温度280℃,初始炉温100℃,以10℃/min的速率升至270℃;载气为高纯He,流速1.0mL/min;传输线温度280℃;离子源温度230℃,电子能量70eV;选择离子检测方式(m/z288,332);不分流进样;溶剂延迟时间10min。2.3标准溶液配制准确称取适量三氯生于50mL容量瓶中,甲醇定容,配成500mg/L三氯生标准溶液,冰箱中4℃下保存。实验时,根据需要用二次蒸馏水逐级稀释成50.0、20.0、10.0、5.0、1.0、0.1、0.05和0.01μg/L的标准溶液。2.4氯苯萃取剂和乙酸酐的分离纯化将5.0mL10μg/L三氯生标准溶液置于5mL带尖端底部的具塞试管中,然后加入0.5mLK2CO3(5%,m/V)溶液,摇匀。将含有30.0μL氯苯(萃取剂)和50.0μL乙酸酐(衍生剂)的0.5mL丙酮(分散剂)迅速注入上述溶液中,摇匀。氯苯会在溶液中形成细小的液滴,致使溶液变混浊。此时,水中的三氯生会被乙酸酐衍生,并被萃取进氯苯小液滴中。然后,将试管放入离心机中,5000r/min离心2min,氯苯沉积在试管的底部,其体积为(10±0.5)μL。用微量进样器吸取1.0μL沉积相,进行气相色谱-质谱分析。3结果与讨论3.1萃取条件优化3.1.1沉积相萃取实验分散液相微萃取作为液液萃取的一种微型化模式,分析组分是在样品溶液和萃取剂间进行分配的,所以,萃取剂的种类将会对分散液相微萃取的萃取效率产生十分重要的影响。本实验考察了两种密度均大于水而极性不同的有机溶剂CS2(密度1.2g/mL,沸点46℃,20℃时在水中的溶解度2.1g/L)和氯苯(密度1.1g/mL,沸点131.6℃,20℃时在水中的溶解度0.4g/L)作为萃取剂对三氯生的萃取效率。在其它条件都相同的情况下,将含有30.0μL氯苯、50.0μL乙酸酐的0.5mL丙酮和含有38.0μLCS2、50.0μL乙酸酐的0.5mL丙酮作为萃取体系分别加入到5.0mL三氯生标准溶液中,离心后沉积相体积都为(10±0.5)μL。离心后,分别取1.0μL沉积相,注入气相色谱/质谱分析。实验结果表明,氯苯对三氯生的萃取效率要高于CS2。这主要是由于氯苯的极性与三氯生衍生物的极性更为接近,符合相似相溶原理。所以,后面的实验采用氯苯作为萃取剂。分别以含有不同体积氯苯(30.0、35.0、40.0、45.0和50.0μL)和50.0μL乙酸酐的0.5mL丙酮作为萃取体系。经萃取、离心后,沉积相体积分别为10.0、14.5、19.0、23.0和26.5μL。取1.0μL沉积相进样后的分析结果如图1所示。结果说明,随着沉积相体积的增加,三氯生的富集倍数有所下降。为了得到更高的萃取效率,后面实验中采用30.0μL氯苯作为萃取剂。3.1.2分散剂用量的影响分散液相微萃取中,分散剂可以使萃取剂分散到样品溶液中,形成细小的液滴,提高萃取效率。而且,分散剂在水中的溶解度越大,形成的液滴会越小,萃取效率也就会越高。所以,实验中分散剂不但需要能溶解萃取剂氯苯和衍生试剂乙酸酐,而且需要能够与水互溶。鉴于以上原因,我们分别选择了甲醇、乙腈和丙酮作为分散剂,以考察分散剂种类对萃取效率的影响。将分别含有30.0μL氯苯和50.0μL乙酸酐的0.5mL甲醇、乙腈和丙酮3种萃取体系依次加入到5.0mL三氯生标准溶液中。实验发现,当丙酮作分散剂时萃取效率最高,甲醇和乙腈作分散剂时萃取效率稍低。因此,后面实验中选择丙酮作为分散剂。分别以含有27.5、30.0、34.5、39.5和45.0μL氯苯和50.0μL乙酸酐的0.25、0.5、1.0、1.5和2.0mL丙酮作为分散体系,使沉积相体积保持为(10.0±0.5)μL,以避免丙酮体积变化引起沉积相氯苯体积变化对萃取效率产生影响,考察丙酮体积对萃取效率的影响,结果如图2所示。丙酮体积由0.25mL增加至0.5mL时萃取效率稍微有所增加,随着丙酮体积的继续增加,萃取效率逐渐降低。其原因可能是,分散剂体积会影响萃取时萃取剂在水溶液中的分散程度,从而影响萃取效率。丙酮体积由0.25mL增加至0.5mL时,萃取剂氯苯已经能在水溶液中充分分散。而丙酮体积超过0.5mL时,萃取效率的下降,则可能是由于丙酮的加入增加了三氯生衍生物在水溶液中的溶解度。所以,分散剂丙酮的最佳体积为0.5mL。3.1.3kco3含量对萃取效率的影响文献表明,在利用原位衍生分散液相微萃取预处理水中的酚类时,标准溶液中K2CO3的含量会对分析结果产生较大影响。本实验在保持其它条件不变的情况下,向三氯生溶液中加入不同含量(0～1.0%)的K2CO3。研究结果如图3所示。当向三氯生水溶液中加入0.5%K2CO3时,萃取效率最高。K2CO3含量对萃取效率的影响可能是通过改变溶液pH值产生的。后面的实验中采用加入0.5%K2CO3的三氯生水溶液为研究对象。3.1.4乙酸酐体积的影响以0.5mL含有30.0μL氯苯和不同体积乙酸酐的丙酮作为萃取体系,考察了乙酸酐体积对萃取的影响,如图4所示。乙酸酐体积由10.0μL增加至50.0μL时,萃取效率明显增加,而体积超过50.0μL时,萃取效率出现了一定程度的下降。可能是因为乙酸酐的加入使溶液的pH值降低,影响了萃取效率。3.1.5原位衍生萃取先将50.0μL乙酸酐加入到5.0mL三氯生标准溶液中,震摇5min,使三氯生提前充分衍生,再加入0.5mL只含有30.0μL氯苯的丙酮,2min后离心;然后将0.5mL同时含有30.0μL氯苯和50.0μL乙酸酐的丙酮直接加入到5.0mL三氯生标准溶液中,做原位衍生,2min后离心。将提前衍生和原位衍生的分析结果比较发现,二者的萃取效率基本相同,这说明原位衍生、萃取不会影响萃取效率。此后的实验皆采用更加方便的原位衍生的方式。3.1.6萃取时间的选择在1～20min的时间范围内,考察了萃取效率随时间的变化情况。三氯生衍生物的色谱峰面积均为2.7×106,萃取时间对萃取效率无明显影响。这说明当萃取体系被注入到样品溶液中,形成雾状细小液滴时,萃取剂与水相溶液间的接触面积非常大,因此,乙酸酐对三氯生的衍生以及氯苯对三氯生衍生物的萃取在很短的时间便可以完成。3.1.7离子强度的影响单滴液相微萃取表明,加入NaCl改变离子强度可以影响萃取效果。向三氯生标准溶液中加入不同量的NaCl,以考察离子强度对分散液相微萃取的影响。实验发现,随着NaCl含量的升高,离心之后沉积相的体积不断增加。当NaCl含量为4%时,沉积相体积已增加至13.5μL,这引起了三氯生衍生富集倍数的下降(见图5)。后面实验不加NaCl。3.2方法的线性范围利用上述所建立的方法,对5.0μg/L三氯生标准溶液平行测定5次,相对标准偏差为2.0%,重现性好。本方法在三氯生浓度为0.05～50.0μg/L范围内线性关系良好,相关性系数(r)为0.9994。将标准溶液逐级稀释以考察检出限,以噪音信号的3倍计,检出限为0.01μg/L。3.3种新的检测方法在优化的实验条件下分别对实验室自来水和取自济南某水库的水库水进行了测定,自来水和水库水中都未检出三氯生。加标回收率实验结果见表1和图6。本文利用一种新的样品预处理