同步衍生超声乳化微萃取气相色谱法测定环境水样中苯胺类化合物的方法
【专利摘要】本发明公开了一种同步衍生超声乳化微萃取气相色谱法测定环境水样中苯胺类化合物的方法。它包括如下步骤：（1）将液体样品注入尖底玻璃离心管中，用微量进样针将氯甲酸丁酯作为衍生剂/萃取相快速注入液体样品中，然后将其移入高功率数控超声波清洗机中；（2）在频率40kHz、功率50W、温度2℃的条件下超声7min，玻璃离心管内液体样品成乳浊液后，离心，使试管中的乳浊液完成相分离；（3）用气相色谱进样针吸取试管底部的沉积相，注入气相色谱仪进行分析；（4）用气相色谱仪分析和检测苯胺类化合物。本发明相比于传统检测方法，不仅缩短了分析时间，而且减少了对人体有毒害作用的有机溶剂。
【专利说明】同步衍生超声乳化微萃取气相色谱法测定环境水样中苯胺 类化合物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环境水体中污染物的检测领域，尤其涉及一种同步衍生超声乳化微萃 取气相色谱法测定环境水样中苯胺类化合物的方法。
【背景技术】
[0002] 在染料、香料、合成树脂、农药和药品的生产过程中，苯胺类化合物作为合成中间 体而被广泛地使用，它们很容易随工业废弃物被排放到河流、湖泊和土壤中，成为对生态环 境造成极大危害的有机污染物，部分芳香胺对人类具有高毒性，已经被确定为致癌物质。苯 胺类化合物比前体物质更具极性，因而水溶性更强，这导致了它们在水环境中的迁移能力 大大增强，其小剂量的存在就可能会对藻类、鱼类等水生生物造成严重危害。为了能够有效 地控制与治理苯胺类化合物对水体环境的污染，建立一种快速高效地检测环境水样中苯胺 化合物的方法是十分必要的。
[0003] 环境水体样中的苯胺类污染物含量通常处于痕量水平，为了使分析得到更加准 确的结果，样品必须经过预处理。在苯胺类化合物样品的传统预处理方法中，固相萃取法 (SPE)的成本较高，步骤繁琐，其改进后的固相微萃取法（SPME)，虽操作更为简便，但因其 所用石英纤维质地较脆且使用寿命有限，故此方法价格较昂贵，此外，分析物在萃取头上的 残留也是一个很重要的问题；液相萃取法（LLE)，基于分析物在液体样品与不溶于水的萃 取剂之间的传递，是一种广泛使用的样品前处理方法，但存在操作繁琐、萃取时间长和有 机溶剂用量大的缺点，其改进的液相微萃取法（LPME)实现了一步萃取，仅需要微量体积 的有机溶剂来萃取液体样品中的分析物化合物，且富集系数高，近来，针对此方法，已经发 展出了悬浮液滴微萃取法（SDME)，中空纤维膜微萃取法（HF - LPME)和顶空液相微萃取法 (HS-LPME)等新方法。但在SDME法的实际操作过程中，悬浮液滴的稳定性难以保证，而 HF - LPME法也存在预处理时间长的问题。针对这些问题，Assadi等（2006)提出了一种新 的液相微萃取技术--分散液相微萃取法（DLLME)，这种方法因操作简便快速且富集系数 高，而被广泛关注，然而，在DLLME法的操作过程中，仍需使用相当数量的有机溶剂，这对操 作者来说，具有一定的危害性。随后，针对有机溶剂的使用问题，Regueiro等（2008)提出 了一种与超声波辐射相结合的新型DLLME法，称为超声辅助乳化微萃取法（USAEME)，由于 这种预处理方法不使用分散剂，因而更加绿色环保。
[0004] 苯胺类化合物属于极性化合物，在气相色谱分析过程中，会引起拖尾和不可逆吸 附，为了获得更好的色谱效果，通常需要进行衍生化，此外，衍生化还可以帮助前处理方法 获得更宽的分析范围。衍生化可以分为柱前、柱中和柱后衍生化，其中比较受欢迎的柱前衍 生化，又可进一步分为萃取前衍生化、萃取后衍生化和同步衍生化。在同步衍生化过程中， 萃取和衍生化同步进行，因而更加简单、方便和节省时间。Farajzadeh和Nouri (2012)使 用氯甲酸丁酯（Butylchloroformate)作为衍生剂/萃取相，引入了一种基于同步衍生化和 DLLME技术的苯胺液体样品分析新技术。
[0005] 为了使环境水样中苯胺类化合物的分析更加快速高效和绿色环保，本发明 将同步衍生化和USAEME法二者的技术优点结合起来，通过对衍生/萃取效率影响因 素的实验研究和技术优化，建立了一种新型液相萃取剂技术，即同步衍生超声乳化微 萃取法(Simultaneous derivatization and ultrasound assisted emulsification microextraction，SD -USAEME)，并将其与气相色谱氢火焰离子化检测器（GC -FID)相结合， 实际环境水样中苯胺类化合物的检测结果表明，这种方法对环境水样中苯胺类化合物的检 测，具有操作简便、灵敏度高、绿色环保的特点。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种同步衍生超声乳化微萃取气相色 谱法测定环境水样中苯胺类化合物的方法。
[0007] 同步衍生超声乳化微萃取气相色谱法测定环境水样中苯胺类化合物的方法包括 如下步骤：
[0008] (1)将10mL液体样品注入15mL尖底玻璃离心管中，用50 μ L微量进样针将20 μ L 作为衍生剂/萃取相的氯甲酸丁酯快速注入液体样品中，然后将其移入高功率数控超声波 清洗机中；
[0009] (2)在频率40kHz、功率50W、温度2°C的条件下超声7min，玻璃离心管内液体样品 成乳浊液后，用离心机在4000rpm条件下离心6min，使试管中的乳浊液完成相分离，沉积相 总体积为10 μ L ;
[0010] ⑶用5 μ L的气相色谱进样针吸取试管底部的沉积相2 μ L，注入气相色谱仪进行 分析，气相色谱进样针死体积为〇 ;
[0011] ⑷用气相色谱仪来分析和检测苯胺类化合物，气相色谱仪装配有分流/ 不分流进样系统和氢火焰离子化检测器，气相色谱柱为ΗΤ - 5毛细管气相色谱柱， 30mX0.25mmX0.25 μ m，填充相 5 % - diphenyl -95 % - dimethyl polysiloxane，程序升 温：初始80°C保留4min，然后以8°C /min升温到160°C，于160°C保持2min，之后以5°C / min升温到230°C结束，气相色谱仪进样器和检测器温度均为270°C，99. 999%纯度的氮气 为载气和尾吹气，载气流速为1. 20mL/min，尾吹气流速为25mL/min，空气流速300mL/min， 氢气流速30mL/min ;
[0012] (5)根据气相色谱的分析结果，获得环境水样中苯胺类化合物的含量数据。
[0013] 本发明与现有技术相比所具有明显的优势：
[0014] 1.采用本方法测定环境水样中苯胺类化合物，不仅灵敏度高，检测限为1. 1? 4. 1 μ g/L，而且具有较宽的线性范围（6?60000 μ g/L)。
[0015] 2.本方法将同步衍生与超声辅助乳化相结合的微萃取过程，使操作更为简便，有 机溶剂的用量仅需20μ L。相比于传统检测方法，不仅缩短了分析时间，而且减少了对人体 有毒害作用的有机溶剂。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是同步衍生超声乳化微萃取气相色谱法测定环境水样中苯胺类化合物的流 程图。图中：(a) 15mL尖底玻璃离心管装有10mL液体样品，（b)在液体样品中注入20 μ L氯 甲酸丁酯作为衍生剂/萃取相，（c)2°C条件下，超声7min形成乳浊液，（d)4000rpm条件下 离心6min实现相分离，（e)用5 μ L气相色谱进样针（死体积为0)移取玻璃离心管底部的 沉积相2 μ L，注入气相色谱仪进行分析。
[0017] 图2是实际环境水样气相色谱图。（Α)加标去离子水（600 μ g/L) ; (Β)去离子水空 白对照；1，苯胺；2, 2, 6 -二甲基苯胺；3,对甲苯胺；4,邻甲氧基苯胺；5,4 -氯-2 -甲基苯 胺；S1，污泥干化冷凝液；S2,城市垃圾渗滤液；S2,城市污水；S4,长江口水；S5,钱塘江水； S6,西湖水；S7,自来水。
【具体实施方式】
[0018] 同步衍生超声乳化微萃取气相色谱法测定环境水样中苯胺类化合物的方法包括 如下步骤：
[0019] (1)将10mL液体样品注入15mL尖底玻璃离心管中，用50yL微量进样针将20yL 作为衍生剂/萃取相的氯甲酸丁酯快速注入液体样品中，然后将其移入高功率数控超声波 清洗机中；
[0020] (2)在频率40kHz、功率50W、温度2°C的条件下超声7min，玻璃离心管内液体样品 成乳浊液后，用离心机在4000rpm条件下离心6min，使试管中的乳浊液完成相分离，沉积相 总体积为10 μ L ;
[0021] (3)用5 μ L的气相色谱进样针吸取试管底部的沉积相2 μ L，注入气相色谱仪进行 分析，气相色谱进样针死体积为〇 ;
[0022] (4)用气相色谱仪来分析和检测苯胺类化合物，气相色谱仪装配有分流/不 分流进样系统和氢火焰离子化检测器，气相色谱柱为ΗΤ - 5毛细管气相色谱柱， 30mX0.25mmX0.25 μ m，填充相 5 % - diphenyl -95 % - dimethyl polysiloxane，程序升 温：初始80°C保留4min，然后以8°C /min升温到160°C，于160°C保持2min，之后以5°C /min 升温到230°C结束，气相色谱仪进样器和检测器温度均为270°C，99. 999%纯度的氮气为载 气和尾吹气，载气流速为1. 20mL/min，尾吹气流速为25mL/min，空气流速300mL/min，氢气 流速 30mL/min ;
[0023] (5)根据气相色谱的分析结果，获得环境水样中苯胺类化合物的含量数据。
[0024] 实施例
[0025] 采用同步衍生超声乳化微萃取气相色谱法，检测环境水样中5种苯胺类化合物 (苯胺，Aniline ;2, 6 -二甲基苯胺，2, 6 - Dimethylaniline ;对甲苯胺，p - Touidine ;邻甲 氧基苯胺，〇 - Anisidine ;4 -氯-二甲基苯胺，4 - Chloro - 2 - methylaniline)的含量，具 体实施步骤如下：
[0026] (1)分别取：污泥干化冷凝液、城市垃圾渗滤液、城市污水、长江口水、钱塘江水、 西湖水和自来水7种环境水样各10mL，注入15mL尖底玻璃离心管中，用50 μ L微量进样 针将20 μ L氯甲酸丁酯（作为衍生剂/萃取相）分别快速注入环境水样中，然后将其移入 KQ - 400KDE型高功率数控超声波清洗机中。
[0027] (2)在频率40kHz、功率50W、温度2°C的条件下超声7min，玻璃离心管内液体样品 成乳浊液后，用D - 78532型离心机在4000rpm条件下离心6min，使试管中的乳浊液完成相 分离（沉积相总体积为10 μ L)。
[0028] (3)用5 μ L的气相色谱进样针（死体积为0)吸取试管底部的沉积相2 μ L，注入 气相色谱仪进行分析。
[0029] (4)采用装配有分流/不分流进样系统和氢火焰离子化检测器（FID)的气相色谱 仪（FULI9790)分析水样中的苯胺类化合物的含量，气相色谱柱为HT-5毛细管气相色谱柱 (30mX0.25mmX0.25 μ m，填充相 5 % - diphenyl -95 % - dimethyl polysiloxane)，程序 升温：初始80°C保留4min，然后以8°C /min升温到160°C，于160°C保持2min，之后以5°C / min升温到230°C结束。进样器和检测器温度都设为270°C。氮气（99. 999%)为载气和尾 吹气，流速分别为1. 20mL/min和25mL/min，空气流速300mL/min，氢气流速30mL/min。
[0030] 表1给出了 7种环境水样中5种苯胺类化合物的含量特征。从表1和图2中可以 看出，污泥干化冷凝液（S1)中检测到了苯胺、2, 6-二甲基苯胺、对甲苯胺和4-氯-2 -甲基 苯胺，浓度分别为47. 1、23. 2、9. 7和163. 8 μ g/L ;城市垃圾渗滤液（S2)中检测到了苯胺、 邻甲氧基苯胺和4 -氯-2 -甲基苯胺，浓度分别为6. 1、19. 7和38. 6 μ g/L ;城市污水（S3) 中检测到了苯胺和4 -氯-2 -甲基苯胺，浓度分别为12. 9和11. 7 μ g/L ;其他环境水样中 未检测出苯胺类化合物。对七种环境水样分别进行了三组平行加标回收分析（加标浓度 均为60 μ g/L)，结果表明，被测试苯胺类化合物的相对回收率（RR)在86. 8%?105. 5%之 间，标准偏差RSD(η = 3)在2. 6%?5. 5%之间。
[0031] 表1环境水样中苯胺类化合物的分析结果
[0032]
【权利要求】
1. 一种同步衍生超声乳化微萃取气相色谱法测定环境水样中苯胺类化合物的方法，其 特征在于它包括如下步骤： (1) 将10mL液体样品注入15mL尖底玻璃离心管中，用50 μ L微量进样针将20 μ L作为 衍生剂/萃取相的氯甲酸丁酯快速注入液体样品中，然后将其移入高功率数控超声波清洗 机中； (2) 在频率40kHz、功率50W、温度2°C的条件下超声7min，玻璃离心管内液体样品成乳 浊液后，用离心机在4000rpm条件下离心6min，使试管中的乳浊液完成相分离，沉积相总体 积为10 μ L ; (3) 用5 μ L的气相色谱进样针吸取试管底部的沉积相2 μ L，注入气相色谱仪进行分 析，气相色谱进样针死体积为〇 ; (4) 用气相色谱仪来分析和检测苯胺类化合物，气相色谱仪装配有分流/不 分流进样系统和氢火焰离子化检测器，气相色谱柱为ΗΤ-5毛细管气相色谱柱， 30mX 0. 25mmX 0. 25 μ m，填充相 5%-diphenyl_95%-dimethyl polysiloxane，程序升温：初 始80°C保留4min，然后以8°C /min升温到160°C，于160°C保持2min，之后以5°C /min升温 到230°C结束，气相色谱仪进样器和检测器温度均为270°C，99. 999%纯度的氮气为载气和 尾吹气，载气流速为1. 20mL/min，尾吹气流速为25mL/min，空气流速300mL/min，氢气流速 30mL/min ； (5) 根据气相色谱的分析结果，获得环境水样中苯胺类化合物的含量数据。
【文档编号】G01N30/06GK104155375SQ201410350220
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】翁焕新, 田立勋 申请人:浙江大学