一種同時測定水環(huán)境中16種酚類化合物的分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種同時測定水環(huán)境中16種酚類化合物的分析方法，屬于酚類化合物分析【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明采用固相萃取(SPE)對水樣進(jìn)行前處理，然后采用氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)法(GC-MS)進(jìn)行定性定量分析水樣中的16種酚類化合物。且在本發(fā)明優(yōu)化的分析條件下，能同時測定水中16種酚類化合物，且在28min時間內(nèi)可以得到很好的色譜峰，并獲得很好的分離效果。所有目標(biāo)化合物在5～1000μg/L的濃度范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.9959，檢出限達(dá)到0.04～4.0μg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.22～13％，加標(biāo)回收率為77％～112％。本發(fā)明的分析方法簡單易操作、準(zhǔn)確可靠，適用于大規(guī)模樣品的檢測。
【專利說明】一種同時測定水環(huán)境中16種酚類化合物的分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及酚類化合物分析領(lǐng)域，特別是涉及一種同時測定水環(huán)境中16種酚類 化合物的分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 酚類化合物是指芳香烴中苯環(huán)上的氫原子被羥基取代所生成的化合物。天然水體 中一般不含酚類，而被工業(yè)廢水污染的水中才可能含有酚類化合物，故其主要來源包括焦 化廠、制藥廠、紡織廠、煤氣廠、石油化工廠、合成酚工業(yè)等。地表水中的氯酚和硝基酚也可 能來自土壤中各種氯酚酸除草劑和有機(jī)磷殺蟲劑降解產(chǎn)物的滲漏。酚類化合物是一種高毒 物質(zhì)，且難降解，可長期殘留于土壤中，并具有致癌、致畸、致突變作用。自來水中只要含有 μ g/L級的氯酚就會導(dǎo)致明顯的異臭味，地表水中含低濃度（0. 1?0. 2mg/L)酚類時，可使 魚肉產(chǎn)生異味，高濃度（>5mg/L)時則造成魚類中毒死亡。人體攝入一定量時，可出現(xiàn)急性 中毒癥狀；長期飲用被酚污染的水，可引起頭暈、出疹、瘙癢、貧血及各種神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。因 此水環(huán)境中酚類化合物的濃度成了歐共體和美國環(huán)保局關(guān)注的焦點(diǎn)。美國環(huán)保局（EPA)規(guī) 定酚類中優(yōu)先測定的有機(jī)污染物有11種，包括苯酚、4-硝基苯酚、2-氯苯酚、2, 4-二硝基 酚、2-硝基酚、2, 4-二甲基苯酚、4-氯-3-甲基酚、2, 4-二氯酚、4, 6-二硝基-2-甲基苯酚、 2, 4, 6-三氯酚和五氯酚。中國也將其中6種錄入了環(huán)境優(yōu)先污染物黑名單。
[0003] 在國外，水質(zhì)中酚類化合物的測定方法有相對較完善的方法標(biāo)準(zhǔn)，如美國有 EPA8270C、EPA8041A、EPA604、EPA528等方法。其中，EPA8270C中涉及的酚類化合物有20 種，EPA8041A涉及的酚類化合物有16種，而EPA604是關(guān)于10種市政和工業(yè)廢水中的苯酚 和某些取代酚類、酚類化合物。這三種方法的前處理均采用液-液萃?。‥PA3510)或連續(xù) 液-液萃?。‥PA3520)來提取水中的酚類化合物。EPA8270C方法是不作衍生化處理直接 進(jìn)行氣相色譜/質(zhì)譜法測定，因此儀器上顯示出了不穩(wěn)定的色譜行為；EPA8041A方法中13 種酚類化合物通過重氮甲烷或五氟芐基溴衍生化后采用氣相色譜法（GC-FID或GC-E⑶）進(jìn) 行測定，但未給出具體的方法檢出限；而EPA604方法則綜合了前兩種方法，允許直接非衍 生化氣相色譜法（GC-FID)進(jìn)行測定，或五氟芐基溴衍生化后用氣相色譜法測定（GC-ECD)。 另外，EPA528方法則是針對飲用水中的12種酚類化合物，通過S印ax DVB萃取小柱萃取， 氣相色譜/質(zhì)譜法測定。本發(fā)明在增加同時測定酚類化合物的種類時，主要著重點(diǎn)是新加 入的5種酚類化合物，即2, 6-二叔丁基-4-甲基苯酚、壬基酚、對苯二酚、鄰氯對苯二酚和 雙酚A，在之前的測定方法中沒有進(jìn)行過同時測定，洗脫溶劑也與標(biāo)準(zhǔn)方法不同。
[0004] 在國內(nèi)，尚無針對包含一元酚和多元酚的多種酚類化合物較為系統(tǒng)的氣相色 譜-質(zhì)譜的分析方法標(biāo)準(zhǔn)。因此，本發(fā)明提供了一種同時測定水環(huán)境中16種酚類化合物的 分析方法。至今，中國臺灣、北京、黑龍江、貴陽、武漢、大連、湖南、珠江三角洲等地都有報告 水中酚類的測定研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0006] 針對國內(nèi)目前尚無較系統(tǒng)的同時檢測一元酚和多元酚等多種酚類化合物的氣相 色譜-質(zhì)譜分析方法標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明提供了一種同時測定水環(huán)境中16種酚類化合物的分析方 法。該方法簡便易操作、準(zhǔn)確可靠，可以經(jīng)濟(jì)有效地分析水體中的酚類化合物。
[0007] 2.技術(shù)方案
[0008] 發(fā)明的技術(shù)方案為：酚類化合物是一類重要的污染物，由于結(jié)果中含有一個或者 多個酚羥基，在水中的急性較大，傳統(tǒng)的氣相色譜（GC)或者氣相質(zhì)譜聯(lián)用方法難以直接分 析，需要進(jìn)行衍生化才能進(jìn)行分析，衍生化一般可以采用烷基化或硅烷化試劑。本發(fā)明采用 五氟芐基溴作為衍生化試劑。同時對于水中16種酚類污染物的同時分析，除了需要優(yōu)化樣 品前處理方案，選擇適當(dāng)?shù)纳V條件外，更重要的是在復(fù)雜的氣相色譜質(zhì)譜圖中進(jìn)行準(zhǔn)確 的定性定量分析。本發(fā)明采用選擇離子掃描（SIM)方法，每個化合物確定兩個特征離子，進(jìn) 行掃描，當(dāng)兩個離子同時出現(xiàn)且兩個離子的豐度比在標(biāo)準(zhǔn)值的合理范圍內(nèi)（±30%)，認(rèn)為 該物質(zhì)存在，再根據(jù)特征離子的峰面積進(jìn)行定量。
[0009] -種同時測定水環(huán)境中16種酚類化合物的分析方法，其步驟為：
[0010] Α、樣品的前處理：
[0011] (1) 500mL水樣通過0· 45 μ m微孔濾膜過濾，用硫酸溶液調(diào)節(jié)水樣pH值< 1. 5 ;
[0012] ⑵用二氯甲烷、甲醇、稀鹽酸活化固相萃取（SPE)小柱，其中稀鹽酸的體積濃度 為 0· 5-2% ;
[0013] (3)水樣通過活化好的SPE小柱，然后用氮?dú)獯祾咭迅患腟PE小柱至干；
[0014] (4)用二氯甲烷-乙酸乙酯混合溶液洗脫SPE小柱，其中二氯甲烷-乙酸乙酯混合 溶液中二氯甲烷和乙酸乙酯的體積比為1 :1 ;
[0015] (5)洗脫液濃縮至lmL，并置換溶劑為丙酮，再加入五氟芐基溴溶液和K2C0 3溶液進(jìn) 行衍生化反應(yīng)；
[0016] (6)用正己烷定容并加入內(nèi)標(biāo)，得到待測樣品。
[0017] 本發(fā)明步驟（2)中SPE小柱為改性的二乙烯苯聚合物小柱，其規(guī)格為容積6mL，質(zhì) 量500mg，例如Poly-Sery HLB SPE Cartridge的商用成品柱。步驟（2)中的活化方法為 依次用9mL二氯甲烷、9mL甲醇、9mL鹽酸活化固相萃?。⊿PE)小柱。步驟（3)中水樣以約 10mL/min的流速通過SPE小柱。步驟（4)中用9mL二氯甲燒-乙酸乙酯混合溶液淋洗SPE 小柱，且將淋洗液通過適量無水硫酸鈉脫水小柱進(jìn)行脫水。步驟（5)中衍生化反應(yīng)的具體 步驟為：將淋洗液的溶劑置換為丙酮后，向其加入100 μ L體積濃度為5%的五氟芐基溴溶 液和100 μ L體積濃度為10%的K2C03溶液，蓋好瓶塞后輕輕振搖，水浴60°C加熱1小時；反 應(yīng)完成冷卻至室溫后，氮吹濃縮至〇.5mL。步驟（6)中的內(nèi)標(biāo)為2, 2, 5, 5-四溴聯(lián)苯，使樣品 中內(nèi)標(biāo)的濃度為200 μ g/L。
[0018] B、對待測樣品進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析：
[0019] 色譜條件：色譜柱尺寸規(guī)格為30mX0. 25mmX0. 25μπι，載氣為氦氣，恒流模式，流 速1. 2mL/min ;不分流進(jìn)樣1 μ L。進(jìn)樣口溫度為270°C，傳輸線溫度為280°C ;程序升溫為 5〇°C保持lmin，以10°C /min速率升至170°C保持0. 5min，以5°C /min升至280°C并保持 0. 5min，最后以8°C /min升至300°C并保持4min。氣相色譜中使用的色譜柱為非極性毛細(xì) 管柱。
[0020] 質(zhì)譜參數(shù)如下：電子轟擊離子源（El)，電子能量70eV，溫度230°C ;單四極桿溫度 為150°C ;掃描方式為單離子檢測掃描（SM)模式；掃描質(zhì)荷比（m/z)范圍：60?650。
[0021] 所述酚類化合物為2, 4-二硝基酚、苯酚、間甲酚、2-氯苯酚、2, 4-二甲基苯酚、 2, 6-二叔丁基-4-甲基苯酌·、4-氯-3-甲基酌·、2, 4-二氯苯酌·、2, 4, 6-二氯酌·、4-硝基苯 酚、4, 6-二硝基-2-甲基苯酚、壬基酚、對苯二酚、五氯酚、鄰氯對苯二酚和雙酚A。
[0022] 在其中一些實(shí)施例中，所述酚類化合物的分析方法的檢出限為0. 04?4. 0 μ g/L。
[0023] 在其中一些實(shí)施例中，所述酚類化合物的分析方法的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0. 22? 13%。
[0024] 在其中一些實(shí)施例中，所述酚類化合物的分析方法的加標(biāo)回收率為77%? 112%。
[0025] 3.有益效果
[0026] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：同時測定水環(huán)境中16種酚類化合 物，在28min時間內(nèi)可以得到很好的色譜峰，并獲得很好的分離效果。所有目標(biāo)化合物 在5?1000 μ g/L的濃度范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)均大于0. 9959,檢出限達(dá)到0. 04? 4. 0 μ g/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在0. 22?13%，加標(biāo)回收率為77%?112%。本發(fā)明分析方法簡 單易操作、準(zhǔn)確可靠，適用于大規(guī)模樣品的檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1為實(shí)施例1中16種酚類化合物的總離子流圖，其中橫坐標(biāo)表示時間，縱 坐標(biāo)表示響應(yīng)值（1. 2, 4-二硝基酚-PFBBr ;2.苯酚-PFBBr ;3.間甲酚-PFBBr ;4. 2-氯 苯酚-PFBfc ;5. 2, 4-二甲基苯酚-PFBfc ;6. 2, 6-二叔丁基-4-甲基苯酚-PFBfc ; 7. 4-氯-3-甲基酚-PFBfc ;8. 2, 4-二氯苯酚-PFBfc ;9. 2, 4, 6-三氯酚-PFBfc ;10. 4-硝 基苯酚-PFBfc;11.4,6-二硝基-2-甲基苯酚-PFBfc;12.壬基酚-PFBfc;13.對苯二 酚-PFBfc ; 14.五氯酚-PFBfc ; 15.鄰氯對苯二酚-PFBfc ; 16.雙酚 A-PFBfc (SUSTD : 2, 4, 6-三溴苯酚-PFBfc ;ISTD :2, 2, 5, 5-四溴聯(lián)苯）。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 本發(fā)明涉及一種同時測定水環(huán)境中16種酚類化合物的分析方法，以下通過實(shí)施 例說明本方法的具體內(nèi)容及能夠達(dá)到的技術(shù)效果。
[0029] 實(shí)施例1測定水環(huán)境中16種酚類化合物的定性分析方法，具體步驟如下：
[0030] A、樣品的前處理
[0031] (1) 500mL水樣通過0· 45 μ m微孔濾膜過濾，用硫酸溶液調(diào)節(jié)水樣pH值< 1. 5,其 中本實(shí)施例中使用的水樣是16種酚類化合物標(biāo)準(zhǔn)使用液分別與水配制而成，以及添加了 替代物2, 4, 6-三溴苯酚進(jìn)行回收率控制的空白水樣；
[0032] (2)用9mL二氯甲烷、9mL甲醇、9mL稀鹽酸溶液活化固相萃取（SPE)小柱，其中，稀 鹽酸的體積濃度為〇. 5-2%，SPE小柱是規(guī)格為容積6mL，質(zhì)量500mg的Poly-Sery HLB SPE Cartridge的商用成品柱，該小柱為改性的二乙烯苯聚合物小柱；
[0033] (3)水樣以約10mL/min的流速通過活化好的SPE小柱，用氮?dú)獯祾咭迅患腟PE 小柱至干；
[0034] (4)用9mL二氯甲烷-乙酸乙酯混合溶液洗脫SPE小柱，將淋洗液通過適量無水硫 酸鈉脫水小柱進(jìn)行脫水，其中二氯甲烷-乙酸乙酯混合溶液中二氯甲烷和乙酸乙酯的體積 比為1 :1 ;
[0035] (5)洗脫液濃縮至lmL，并置換溶劑為丙酮，加入100 μ L體積濃度為5%的五氟芐 基溴溶液和100 μ L體積濃度為10%的K2C03溶液，蓋好瓶塞后輕輕振搖，水浴60°C加熱1 小時，進(jìn)行衍生化反應(yīng)，反應(yīng)完成后，冷卻至室溫，氮吹濃縮至〇. 5mL ;
[0036] (6)用正己烷定容并加入內(nèi)標(biāo)2, 2, 5, 5-四溴聯(lián)苯，使內(nèi)標(biāo)濃度為200ug/L，得到待 測樣品。
[0037] B、對待測樣品進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析。
[0038] 色譜條件：采用TG-5MS色譜柱，為非極性毛細(xì)管柱，其尺寸規(guī)格為 30mX0. 25mmX0. 25 μ m，載氣為氦氣，恒流模式，流速1. 2mL/min ;不分流進(jìn)樣1 μ L·。進(jìn)樣 口溫度為270°C，傳輸線溫度為280°C ;程序升溫為50°C保持lmin，以10°C /min速率升至 170°C保持0. 5min，以5°C /min升至280°C并保持0. 5min，最后以8°C /min升至300°C并保 持 4min〇
[0039] 質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源（EI)，電子能量70eV，溫度230°C ;單四極桿溫度為 150°C ;掃描方式為單離子檢測掃描（SM)模式；掃描質(zhì)荷比（m/z)范圍：60?650。
[0040] 通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析所有樣品，可以得到每個樣品的保留時間、特征 離子及16種酚類化合物的總離子流圖等。表1是實(shí)施例1中GC-MS分析中16種酚類化合 物的出峰時間及特征離子，圖1是實(shí)施例1中16種酚類化合物的總離子流圖，其中橫坐標(biāo) 表示時間，縱坐標(biāo)表示響應(yīng)值。通過表1和圖1可知，在實(shí)施例1的分析條件下，16種酚類 化合物能夠得到很好的分離，通過保留時間和特征離子可以同時對水環(huán)境中16種分類化 合物進(jìn)行定性分析。
[0041] 表1. GC-MS分析中16種酚類化合物的出峰時間及定性定量離子
[0042]

【權(quán)利要求】
1. 一種同時測定水環(huán)境中16種酚類化合物的分析方法，其特征在于：采用GC-MS法進(jìn) 行分析，包含以下步驟： A、 樣品的前處理： (1) 500mL水樣通過0. 45 μ m微孔濾膜過濾，用硫酸溶液調(diào)節(jié)水樣pH值< 1. 5 ; (2) 用二氯甲烷、甲醇、稀鹽酸活化C18SPE小柱，其中稀鹽酸的體積濃度為0.5-2% ;; (3) 水樣通過活化好的SPE小柱，然后用氮?dú)獯祾咭迅患腟PE小柱至干； ⑷用二氯甲烷-乙酸乙酯混合溶液洗脫SPE小柱，其中二氯甲烷-乙酸乙酯混合溶液 中二氯甲烷和乙酸乙酯的體積比為1:1; (5) 洗脫液濃縮至lmL，并置換溶劑為丙酮，再加入五氟芐基溴溶液和K2C03溶液進(jìn)行衍 生化反應(yīng)； (6) 最后再用正己烷定容并加入內(nèi)標(biāo)，得到待測樣品； B、 對待測樣品進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時測定水環(huán)境中16種酚類化合物的分析方法，其 特征在于酚類化合物既可以是一元酚，也可以是二元酚，所述酚類化合物為13種一元酚： 2,4-二硝基酚、苯酚、間甲酚、2-氯苯酚、2,4-二甲基苯酚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、 4-氣-3-甲基酌·、2,4_二氣苯酌·、2,4,6_二氣酌·、4_硝基苯酌·、4,6_二硝基_2_甲基苯酌·、 壬基酚、五氯酚；3種二元酚：對苯二酚、鄰氯對苯二酚和雙酚A。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種同時測定水環(huán)境中16種酚類化合物的分析方法，其 特征在于，步驟A (2)所述的SPE小柱改性的二乙烯苯聚合物小柱，其規(guī)格為容積6mL，質(zhì)量 500mg〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種同時測定水環(huán)境中16種酚類化合物的分析方法，其 特征在于，步驟A(3)中水樣以約10mL/min的流速通過SPE小柱。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種同時測定水環(huán)境中16種酚類化合物的分析方法，其 特征在于，步驟A (4)中用9mL二氯甲烷-乙酸乙酯混合溶液洗脫SPE小柱，且將淋洗液通 過適量無水硫酸鈉脫水小柱進(jìn)行脫水。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種同時測定水環(huán)境中16種酚類化合物的分析方法， 其特征在于，步驟（5)所述的衍生化反應(yīng)的具體步驟為：加入100 μ L體積濃度為5 %的五 氟芐基溴溶液和100 μ L體積濃度為10% K2C03溶液，蓋好瓶塞后輕輕振搖，水浴60°C加熱 1小時；反應(yīng)完成冷卻至室溫后，氮吹濃縮至〇. 5ml。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種同時測定水環(huán)境中16種酚類化合物的分析方法，其 特征在于，步驟（6)所述的內(nèi)標(biāo)為2, 2, 5, 5-四溴聯(lián)苯，使樣品中內(nèi)標(biāo)的濃度為200 μ g/L。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種同時測定水環(huán)境中16種酚類化合物的分析方法， 其特征在于，步驟B中的氣相色譜條件為：色譜柱尺寸規(guī)格為30mX 0. 25mmX 0. 25 μ m，載氣 為氦氣，恒流模式，流速1. 2mL/min ;不分流進(jìn)樣1 μ L，進(jìn)樣口溫度為270°C，傳輸線溫度為 280°C ;程序升溫為50°C保持lmin，以10°C /min速率升至170°C保持0. 5min，以5°C /min 升至280°C并保持0. 5min，最后以8°C /min升至300°C并保持4min ;步驟B中的質(zhì)譜條件 為：電子轟擊離子源（EI)，電子能量70eV，溫度230°C ;單四極桿溫度為150°C ;掃描方式為 單離子檢測掃描（SM)模式；掃描質(zhì)荷比范圍：60?650。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種同時測定水環(huán)境中16種酚類化合物的分析方法，其特征 在于，步驟B中使用的色譜柱為非極性毛細(xì)管柱。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種同時測定水環(huán)境中16種酚類化合物的分析方法， 其特征在于，所述酚類化合物的分析方法的檢出限為0. 04?4. 0 μ g/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為 0. 22?13%，加標(biāo)回收率為77%?112%。
【文檔編號】G01N30/06GK104267129SQ201410573308
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】鮮啟鳴, 陳潔霞, 韋恩澤, 孫成 申請人:南京大學(xué)