环境监控与预警   2022, Vol. 14 Issue (6): 43-45, 81.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-6732.2022.06.007.
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监测技术

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张婧婧, 张昊, 霍宗利, 离子色-紫外检测法同时测定水中5种氯酚类化合物. 环境监控与预警, 2022, 14(6): 43-45, 81. DOI: 10.3969/j.issn.1674-6732.2022.06.007.
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ZHANG Jing-jing, ZHANG Hao, HUO Zong-Li. The Simultaneous Determination of 5 Chlorophenols in Water Samples by Ion-chromatography with UV Detection Method. Environmental Monitoring and Forewarning, 2022, 14(6): 43-45, 81. DOI: 10.3969/j.issn.1674-6732.2022.06.007.
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基金项目

江苏省青年医学人才基金资助项目(QNRC2016543)

作者简介

张婧婧(1983—),女,副主任技师,硕士,从事理化检测工作.

文章历史

收稿日期:2022-02-28
修订日期:2022-05-07

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离子色-紫外检测法同时测定水中5种氯酚类化合物
张婧婧, 张昊, 霍宗利    
江苏省疾病预防控制中心,江苏 南京 210009
摘要:建立了同时测定水中5种氯酚类化合物的离子色谱-紫外检测法。水样经0.45 μm水相针式滤器过滤后,以250 nm为检测波长,5%的氨水甲醇-1%的硫酸铵溶液(VV=80∶20)为流动相进行检测。结果表明,在2-氯酚质量浓度为0.1~1.6 mg/L,其余4种氯酚质量浓度为0.01~0.16 mg/L范围内,线性相关系数均>0.999;2-氯酚和2, 4-二氯酚的检出限分别为0.03和0.004 mg/L,其余3种氯酚的检出限为0.003 mg/L。低、中、高3种加标浓度样品的加标回收率为94.1%~100.8%,相对标准偏差(RSD)为2.5%~9.9%。该方法前处理简单,灵敏度、准确度和精密度均较好,适用于基层检测机构对生活饮用水中5种氯酚类化合物的日常快速检测。
关键词离子色谱-紫外检测法    氯酚类化合物    过滤    
The Simultaneous Determination of 5 Chlorophenols in Water Samples by Ion-chromatography with UV Detection Method
ZHANG Jing-jing, ZHANG Hao, HUO Zong-Li    
Jiangsu Provincial Center for Disease Control and Prevention, Nanjing, Jiangsu 210009, China
Abstract: An ion-chromatography with UV detection method was established for simultaneous determination of 5 chlorophenols in water samples. The water sample was filtered through a 0.45 μm aqueous phase syringe filter, the detection wavelength was set by 250 nm, and the mobile phase was a mixed solution of 5% ammonia in methanol and 1% ammonium sulfate solution in a volume ratio of 80∶20. The results showed that when the concentration of 2-chlorophenol was in the range of 0.1~1.6 mg/L, and the other four chlorophenols in the range of 0.01~0.16 mg/L, the linear correlation coefficients were all greater than 0.999. The detection limits of 2-chlorophenol and 2, 4-dichlorophenol were 0.03 and 0.004 mg/L respectively. The detection limit of the remaining three chlorophenols was 0.003 mg/L. The recovery rates of standard addition at low, medium and high concentration level were in the range of 94.1%~100.8%, with the relevant standard deviations (RSD) ranged from 2.5% to 9.9%. With simple pretreatment, the method showed high sensitivity, good accuracy and precision, is suitable for daily fast determination of five chlorophenol compounds in drinking water samples.
Key words: Ion-chromatography with UV detection method    Chlorophenols    Filter    

氯酚类化合物是一种在水体中广泛存在的有机污染物。它性质稳定、不易降解,很容易通过饮用水在人体内富集。由于它具有较强的致癌性,被我国列入优先控制污染物名单,《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)规定,饮用水中2, 4, 6-三氯酚和五氯酚的限值分别为0.2和0.009 mg/L[1]

目前,测定氯酚类化合物的方法主要有高效液相色谱法[2-6]、高效液相色谱-质谱联用法[7-8]、气相色谱法[9-12]和气相色谱-质谱联用法[13-17]。由于氯酚类化合物极性较强,气相色谱-质谱联用法的前处理过程大多采用液液萃取和衍生化法来改善峰形,增加灵敏度,因而操作烦琐、耗时长,且需要消耗大量有机溶剂。液相色谱-质谱联用法虽不需要特殊的前处理过程,但是氯酚类化合物在C18柱上不易保留,易受杂质干扰。

考虑到氯酚类化合物的高极性性质,采用离子色谱法对其进行分离,由于此类化合物的电导较低,因此并未采用电导检测器,而是选用紫外检测器,以实现对水中5种氯酚类化合物的同时测定。

1 材料与方法 1.1 仪器

ICS-1500离子色谱仪、UltiMate 3000紫外可见检测器(美国赛默飞世尔科技公司);AB204S电子分析天平(美国梅特勒托利多公司);0.45 μm水相针式滤器(美国密理博公司);戴安IonPac AS7 (4×250 mm)分析柱、戴安IonPac AG7 (4×50 mm)保护柱(美国赛默飞世尔科技公司)。

1.2 试剂

氯酚标准品:2-氯酚(99.9%)、2, 4-二氯酚(99.8%)、2, 4, 6-三氯酚(99.8%)、2, 3, 4, 6-四氯酚(99.8%)、五氯酚(99.9%),均购自德国Dr.Ehrenstorfer GmbH公司。甲醇(HPLC级,德国VWR公司);硫酸铵(分析纯,南京化学试剂一厂);氨水(优级纯,南京化学试剂有限公司);纯净水(杭州娃哈哈集团有限公司)。

1.3 标准溶液配制

称取5种氯酚标准品适量,溶于甲醇,配成混合标准贮备溶液,其中2-氯酚的质量浓度为10.0 mg/mL,其余4种氯酚的质量浓度均为1.0 mg/mL,于-4 ℃条件下避光保存。然后再用甲醇逐级稀释,配置成混合标准使用液,其中2-氯酚的质量浓度为10.0 mg/L,其余4种氯酚的质量浓度为1.0 mg/L。

1.4 样品前处理

水样经0.45 μm水相针式滤器过滤。

1.5 色谱条件

分析柱和保护柱的柱温均为30 ℃,流动相为5%的氨水甲醇-1%的硫酸铵溶液(VV=80∶20);流速为1.0 mL/ min;进样量为200 μL;紫外检测波长为250 nm。

2 结果与讨论 2.1 检测波长的选择

使用紫外可见分光光度计分别对质量浓度为10 mg/L的5种氯酚标准溶液进行全波长扫描,结果表明,2-氯酚的吸收峰在236和294 nm处,2, 4-二氯酚的吸收峰在246和307 nm处,2, 4, 6-三氯酚的吸收峰在246和312 nm处,2, 3, 4, 6-四氯酚的吸收峰在250和316 nm处,五氯酚的吸收峰在251和322 nm处。这5种氯酚标准溶液在250和310 nm处均有较强的吸收峰,故分别使用500 μL质量浓度为1 mg/L的5种氯酚标准溶液,在紫外可见检测器中对250和310 nm波长附近进行信号扫描。结果表明,5种氯酚标准溶液在250 nm处响应较好且基线平稳,峰形良好,而在310 nm下响应较弱,因此,选择检测波长为250 nm。

2.2 色谱条件的选择

考虑到强碱性溶液不适用于紫外检测器,因此选择非强碱性的氨水和硫酸铵溶液进行洗脱。分别考察了3种4%的氨水甲醇-1%的硫酸铵溶液(VV=40∶60,60∶40和80∶20)。实验发现,随着氨水甲醇比例的增加,5种氯酚的保留时间随之缩短,当甲醇为80%时,保留时间在15 min左右最合适。随后考察了3%,4%和5%的氨水甲醇,发现随着氨水浓度的增加,5种氯酚的色谱峰分离度更高,峰形更尖锐,响应更强。这是因为随着氨水浓度的增加,溶液pH值增加,促进了氯酚的电离。继续考察0.5%,1%和2%的硫酸铵溶液,发现随着硫酸铵浓度的增加,保留时间、峰形以及响应均无明显变化。因此选择5%的氨水甲醇-1%的硫酸铵溶液(VV=80∶20)作为流动相。2-氯酚、2, 4-二氯酚、2, 4, 6-三氯酚、2, 3, 4, 6-四氯酚和五氯酚的酸度系数(pKa)分别为8.52,7.89,6.23,5.22和4.70,随着它们酸度的增强,在分析柱中的解离也增强,交换也随之增强,保留时间更长,这5种氯酚的保留时间分别为4.32,5.47,7.50,9.73和13.20 min。

2.3 干扰试验

考察水中共存离子对目标化合物的影响。实验结果表明,硝酸盐和亚硝酸盐的最大吸收波长为220 nm,在本实验的检测波长250 nm条件下,这2种化合物无明显的紫外吸收,当它们的质量浓度均为10 mg/L时,对实验不存在干扰;氯化物和硫酸盐在波长200 nm以上无明显的紫外吸收,当它们的质量浓度均为100 mg/L时,对实验不存在干扰。

2.4 标准曲线及方法检出限

分别吸取5种氯酚标准使用液0.50,1.0,2.0,4.0和8.0 mL,置于50 mL容量瓶中,用纯水稀释至刻度。配制成2-氯酚质量浓度为0.10,0.20,0.40,0.80,1.60 mg/L,其余4种氯酚质量浓度为0.01,0.02,0.04,0.08,0.16 mg/L的标准系列溶液,进行色谱分析, 以被测组分的峰面积对相应的质量浓度做标准曲线。取2-氯酚质量浓度为0.10 mg/L,其余4种氯酚质量浓度为0.01 mg/L的标准点,重复测定8次,按照公式MDL=t(n-1, 0.99)×S计算方法检出限[t(n-1, 0.99)取2.998,S为平行测定的标准偏差]。5种氯酚的色谱图见图 1,线性方程、相关系数及方法检出限见表 1

图 1 5种氯酚的色谱图 注: 1—2-氯酚; 2—2, 4-二氯酚; 3—2, 4, 6-三氯酚; 4—2, 3, 4, 6-四氯酚; 5—五氯酚。
表 1 5种氯酚的线性方程、相关系数及方法检出限
2.5 准确度和精密度

分别吸取5种氯酚混合标准使用液1.0,2.0和4.0 mL,分别加入50 mL自来水中(未检测出这5种氯酚),配制成2-氯酚质量浓度为0.2,0.4,0.8 mg/L,其余4种氯酚质量浓度为0.02,0.04,0.08 μg/L的低、中、高3种加标浓度的样品。每个加标样品做6个平行,进行加标回收率和精密度实验,结果见表 2。由表 2可见,5种氯酚在3个不同加标量下的回收率为93.2%~100.8%,相对标准偏差(RSD)均<10%。

表 2 5种氯酚的准确度和精密度(n=6)
2.6 实际样品测定

用本方法测定了10份自来水样品,均未检出5种氯酚类化合物。在氯酚的模拟消毒生成实验中,检测到2, 4, 6-三氯酚,其余4种均未检出。

3 结语

建立了同时测定水样中5种氯酚类化合物的离子色谱-紫外检测法。方法前处理简单,无须富集浓缩,过滤后即可直接进样;检测时间短(<15 min);灵敏度高,2-氯酚的检出限为0.03 mg/L,2, 4-二氯酚的检出限为0.004 mg/L,其余3种氯酚的检出限为0.003 mg/L;精密度良好(RSD<10%),准确度较高(回收率>90%)。方法适用于基层检测机构对生活饮用水的日常快速检测。

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