SPE-HPLC法测定水中PAHs
本文采用固相萃取仪进行样品前处理联用高效液相色谱法测定水中PAHs,回收率在77%~120%,六组重复性RSD低于7.0%,效率非常高,结果令人满意,因此该法适用于环境水样中多环芳烃的测定。
多环芳烃是一类具有较强致癌作用的化学污染物,目前已鉴定出数百种,其中以苯并芘系列多环芳烃为典型代表。PAHs是含有俩个或多个稠芳香环,由碳氢两个元素组成的化合物。PAHs可来源于自然界或有人类活动产生,主要来源是不完全燃烧的石化燃料高温裂解。
PAHs是环境中典型的持久性污染物,特别是在饮用水中,虽然含量很低,但人接触量大,可能对健康产生影响。为了检测饮用水中的痕量PAHs,固相萃取技术常被用来对水中的低浓度PAHs进行萃取和富集。既可以使用SPE小柱,也可以使用盘式SPE,并且盘式SPE在进行大体积水样的SPE中具有快速高效的明显优势。这是由于SPE盘一般直径为47mm,截面积远大于SPE小柱。同时SPE盘通常使用粒径更小的填料,进行SPE时更高效。
本方法应用于城市自来水,包括了萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、屈、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(123-cd)芘、二苯并(a,h)蒽、苯并(ghi)苝16种PAHs萃取和检测。本文采用C18萃取膜于Sepaths全自动柱膜通用固相萃取系统上进行固相萃取,使用带有紫外检测器的液相色谱检测。
Sepaths是一种既可使用SPE小柱,也可使用SPE盘的全自动固相萃取系统,根据仪器不同,可同时处理4个、6个、10个或12个样品,在大体积环境水样处理中具有显著优势。
图1.Sepaths-6全自动6通道并行固相萃取仪。
实验条件
仪器条件
Sepaths-6全自动6通道并行固相萃取仪(莱伯泰科, 美国); LC600二元高压梯度高效液相色谱(莱伯泰科,北京);EV311旋转蒸发仪(莱伯泰科,北京)。
液相色谱条件:色谱柱:月旭PAHs液相色谱专用柱(250 mm×4.6 mm,5 µm);流速:1.0 ml/min;紫外检测波长:254 nm;进样量:20 µl;柱温:20℃;梯度程序:0~13min:乙腈/水,v/v,80:20;13~40min,乙腈,100%;40~50min:乙腈/水,v/v,80:20。
试剂和材料
水:纯净水;甲醇:(色谱纯);乙腈:(色谱纯);二氯甲烷:(分析纯);正己烷:(分析纯);5%甲醇水溶液:准确量取475ml纯净水,加入25ml甲醇; C18固相萃取膜:(47mm,Horizon ,美国);标准溶液:购买市售有证的标准储备液。
实验部分
样品处理
样品制备:使用已洗净的1L玻璃样品瓶,取自来水样500ml,加入88 ml甲醇(15%,v/v),混匀,既避免样品粘附在瓶壁上,同时避免因样品量太大而引起的萃取膜活性下降。一个样品直接进行以下固相萃取,6个样品加标20ppb进行以下固相萃取实验。
固相萃取:将样品装好,连接好全自动固相萃取仪,检查溶剂和气路完好。将6个C18萃取盘萃取膜分别装入Sepaths-6的6个适配器,密封好。
设定以下C18萃取膜固相萃取程序,如表1,启动程序,同时进行6个样品的固相萃取。
表1.自动固相萃取仪固相萃取流程
步骤 | 溶剂 | 压力 | 浸泡时间 | 干燥时间 |
活化1 | 正己烷10 ml | 10 Psi | 30 sec | 0 sec |
活化2 | 二氯甲烷10 ml | 10 Psi | 30 sec | 0 sec |
活化3 | 甲醇10 ml | 10 Psi | 30 sec | 0 sec |
活化4 | 水10 ml | 10 Psi | 0 sec | - |
上样 | 自来水500 ml | 6 ml /min | 0 sec | 0 sec |
淋洗 | 5%甲醇10 ml | 10 Psi | 30 sec | 30 sec |
洗脱1 | 二氯甲烷8 ml | 10 Psi | 60 sec | 0 sec |
洗脱2 | 二氯甲烷8 ml | 10 Psi | 60 sec | 0 sec |
洗脱3 | 二氯甲烷8 ml | 10 Psi | 30 sec | 30 sec |
洗脱4 | 二氯甲烷8 ml | 10 Psi | 30 sec | 30 sec |
收集的二氯甲烷洗脱液中如含有水分,用除水膜去除水分,于EV311旋转蒸发仪上40℃旋转蒸发至近干,用2 ml流动相(乙腈/水, v/v, 80:20)定容,0.22µm滤膜过滤,进液相色谱分析。
结果和讨论
PAHs标样进HPLC得到色谱图见图2,16种PAHs分离效果良好。
图2. PAHs-16的标准品色谱图。
自来水样品的空白样和加标样的叠加色谱图见图3。
图3.自来水空白样品和加标水样SPE后的色谱图。
自来水样品过C18萃取膜净化后的回收率:加标后自来水样品经净化处理,浓缩转换溶剂,并用 HPLC 分析,计算加标回收率及相对标准偏差,结果见表2。
表2.自来水中加标过C18萃取膜PAHs的回收率及 RSD(n = 6)
回收率(%) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 平均 | RSD(%) |
萘 | 72 | 81 | 75 | 78 | 84 | 70 | 77 83 | 7.0 4.6 |
苊烯 | 76 | 86 | 83 | 85 | 80 | 85 | ||
苊 | 98 | 101 | 92 | 100 | 97 | 99 | 98 | 2.3 |
芴 | 117 | 127 | 122 | 118 | 124 | 112 | 120 | 3.6 |
菲 | 86 | 95 | 91 | 95 | 94 | 96 | 93 | 3.1 |
蒽 | 90 | 99 | 112 | 98 | 93 | 95 | 98 | 5.3 |
荧蒽 | 99 | 94 | 96 | 102 | 91 | 104 | 98 | 4.1 |
芘 | 90 | 76 | 87 | 80 | 84 | 89 | 84 | 5.1 |
苯并(a)蒽 | 82 | 87 | 95 | 98 | 99 | 86 | 91 | 6.8 |
屈 | 82 | 83 | 85 | 90 | 80 | 94 | 86 | 4.9 |
苯并(b)荧蒽 | 86 | 84 | 83 | 84 | 79 | 78 | 82 | 3.1 |
苯并(k)荧蒽 | 70 | 82 | 79 | 75 | 76 | 79 | 77 | 4.1 |
苯并(a)芘 | 87 | 89 | 90 | 82 | 94 | 95 | 89 | 3.9 |
二苯并(a,h)蒽 | 76 | 84 | 77 | 76 | 80 | 84 | 80 | 4.0 |
苯并(ghi)苝 | 86 | 95 | 88 | 84 | 84 | 91 | 88 | 3.8 |
茚并(123-cd)芘 | 87 | 78 | 84 | 86 | 81 | 83 | 83 | 3.0 |
样品中甲醇加入量的优化:在水样中加入甲醇可使分析物回收率提高,一方面减少了痕量分析物在样品瓶壁的吸附,另一方面对SPE盘片的活性起到保护作用。实验中对甲醇加入量进行了优化,在甲醇比例低于5%时,回收率较低。当甲醇比例达到10%以上时,回收率开始稳定。实验中甲醇最大比例20%时,未出现穿透现象,本实验使用甲醇加入比例15%。
小结
本文采用Sepsths全自动固相萃取仪装置、Horizon C18固相萃取膜(47mm)、LC600二元高压梯度高效液相色谱仪和EV311旋转蒸发仪测定水中PAHs,回收率在77%~120%,六组重复性RSD低于7.0%,结果令人满意。Sepaths配合盘式SPE膜片时,对水样的处理速度非常快,而且同时处理6个样品,在50min内完成总量3000 ml的6个水样同时固相萃取,效率非常高。因此该方法用于处理环境水样时优势是非常显著的。
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