二维体系同时测定无机阴离子和苯胺类化合物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及废水中无机阴离子和苯胺类化合物含量同时分离检测的分析方法，属 于高效液相色谱-离子色谱二维体系测定物质含量的技术领域。
【背景技术】
[0002] 苯胺类化合物是常见的工业污染物，广泛应用于药物、染料和树脂等工业中，具有 致癌、有毒且不易降解等特点，对人类的健康及农作物的种植均有较大危害，因此其在工业 废水中有着严格的排放要求；而工业废水中对无机阴离子，如氟离子、磷酸根、硫酸根、亚硝 酸根等也均有检测的需求。
[0003] 目前已有多种方法可用于这两类物质的单独检测，如液相色谱法（HPLC)、离子色 谱法（IC)、液相色谱-质谱联用法（HPLC-MS)、光谱法等。其中苯胺类化合物通常用HPLC 法，而无机阴离子检测通常用离子色谱法，目前还没有一种方法可以一次进样同时分离检 测废水中的无机阴离子和苯胺类化合物。
[0004] 众所周知，HPLC的流动相常为有机相/水溶液，而用于检测无机阴离子的IC的流 动相常为强碱性（pH -般大于8)。常规的C18柱无法承受pH>8的流动相，而离子色谱柱也 无法承受过高比例的有机相，故搭建HPLC-IC二维体系的关键在于寻找一种兼容两种体系 流动相的装置或色谱柱。由于HPLC-IC二维体系搭建的困难性，目前仅有少数人成功将其 应用于实际检测中。tadaoin Tyrrell等利用HPLC-IC联用，一次进样即可同时检测爆炸物 中的有机物和无机物，利用UTAC阴离子浓缩色谱柱作为无机阴离子的捕获柱，从LC系统中 富集并浓缩无机离子，再通过阀切换将无机离子送入IC系统进行检测。Brudin等开发了一 种全二维IC-HPLC方法用于分离低分子量有机酸，将离子色谱作为第一维分离体系，利用 无机阴离子抑制器将离子色谱的碱性流动相进行中和变成水再进入第二维液相色谱体系， 从而达到不损伤液相色谱柱的目的。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种采用多孔石墨碳柱构建的新型高效液相色谱 (HPLC)-离子色谱（IC)二维体系同时测定废水中无机阴离子和苯胺类化合物的方法。
[0006] 本发明的高效液相色谱（HPLC)-离子色谱（IC)二维体系，包括液相色谱泵、自动 进样器、有机物捕获柱、液相色谱柱、离子色谱柱、六通阀、阴离子抑制器、紫外检测器及电 导检测器。
[0007] 其中，液相色谱泵有三个，均为常规高压液相色谱泵；有机捕获柱是多孔石墨碳短 柱（S-PGC);液相色谱柱是常规C18柱，即十八烷基硅烷键合硅胶色谱柱，用于分离苯胺类 化合物；离子色谱柱是阴离子色谱柱，用于分离无机阴离子；六通阀有三个，一个为自动进 样阀，另外两个是切换阀；阴离子抑制器是ASRS 300 (4_)，循环自再生模式。
[0008] 在本发明中，创造性的利用多孔石墨碳短柱（S-PGC)作为有机物捕获柱，因为多 孔石墨碳柱具有耐高温、耐受酸碱（pH 1-14)、耐各类有机溶剂的特性，对HPLC和IC体系的 流动相有极佳的适应性，且对有机物尤其是带苯环的化合物保留性强，对无机阴离子保留 性弱，能有效解决HPLC-IC二维体系搭建的困难性。
[0009] 在本发明中，所述的离子色谱柱可以是商品化的离子色谱柱，也可以是自制的离 子色谱柱，本发明采用的是自制的离子色谱柱（CTAB-Coated-PGC)，多孔石墨碳柱（PGC)经 阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化按（cetyltrimethylammonium bromide，CTAB)动态 涂覆后可获得离子交换功能，可应用于离子色谱中。
[0010] 采用多孔石墨碳柱构建的新型高效液相色谱（HPLC)-离子色谱（IC)二维体系同 时测定废水中无机阴离子和苯胺类化合物的原理如下：首先使用一根短的PGC柱来进行预 处理，PGC柱对于有机物尤其是含苯环的芳香类化合物选择性和保留性较强，且未经涂覆的 S-PGC柱对离子的保留性较弱，无机阴离子与有机物在S-PGC柱上的流出有很明显的时间 间隔，因此可将CTAB-Coated-PGC柱与其直接串联，无机阴离子完全流出后可直接到离子 色谱分析，再进行阀切换使得有机流动相冲过S-PGC柱，将有机物直接冲至C18柱中进行液 相色谱分析。分析结束后，因S-PGC柱中含有有机流动相，所以需要对其进行冲洗才能进行 下一针的分析，若直接进行阀切换进行冲洗，则将有机流动相直接冲入到离子色谱系统中， 会对CTAB-Coated-PGC柱以及抑制器等造成伤害。经过探宄，本发明采用3个泵、2个切换 阀，泵3和泵1的流动相完全一样，这样可以保证离子系统的稳定性，同时可以在较短的时 间内进行S-PGC柱的冲洗和平衡。
[0011] 该测定方法包括以下步骤：⑴自制离子色谱柱（CTAB-Coated-PGC) ; (2)分别绘 制无机阴离子和苯胺类化合物的标准曲线图；（3)制备废水样品溶液，进样分析；(4)利用 液相色谱（HPLC)-离子色谱（IC)二维体系对废水中无机阴离子和苯胺类化合物进行分离， 用紫外检测器测定废水中的苯胺类化合物，用电导检测器测定废水中的无机阴离子，根据 标准曲线得出废水中无机阴离子和苯胺类化合物的含量。本发明方法准确，并能节省分析 时间，有良好的重现性，可用于废水中常见无机阴离子和苯胺类化合物的同时分离检测。
[0012] 其中，上述自制离子色谱柱（CTAB-Coated-PGC)的制备方法为：首先用40/60(v/ v)的乙腈/水溶液活化PGC柱30分钟，活化结束后，用lmmol/L的阳表面活性剂CTAB水溶 液（乙腈/水=60/40)以lmL/min的流速涂覆到PGC柱表面。涂覆过程中，用紫外检测器 在200nm波长下监控紫外吸收曲线是否有突跃产生；等到突跃产生并平衡后，用高纯水对 色谱柱进行冲洗，将多余的表面活性剂冲洗出色谱柱，直至基线平衡，最后用流动相进行平 衡。
[0013] 下面是整个系统运行的详细步骤，包括：
[0014] 基线平衡：泵1、泵3均运行离子色谱体系流动相（水：20mM碳酸钠=80:20)，其 中为节省流动相，泵3的初始流速为0. lmL/min，抑制电流为50mA，将柱温箱及电导检测器 温度均调节为35°C。泵2运行有机体系流动相（乙腈：50mM乙酸铵=55:45)，紫外波长调 节为280nm。进行电导及紫外信号的采集，直至平衡。
[0015] 进样过程：阀1为进样阀，自动进样后，离子色谱体系流动相流经定量环与自动进 样针，将样品冲洗出去。同时，为减少整个系统的死体积以及减小压力，进样1分钟后，将阀 1切换至1-6 (load)状态。
[0016] 无机阴离子的完全冲出：阀2为1-2,离子色谱体系流动相经过S-PGC柱，首先将 无机阴离子全部冲出，直接进入到经过涂覆的PGC柱上进行分离。
[0017] 苯胺类化合物的洗脱：待无机阴离子全部冲洗进入离子色谱体系后，将阀2切换 至1-6,换为有机相体系流动相进行洗脱，经过一个短暂的短柱平衡过程后，经过一段时间 的冲洗，苯胺类化合物被冲出直接进入到C18中进行分离和分析。
[0018] S-PGC柱的冲洗与平衡：25分钟时，苯胺类化合物以及无机阴离子均已完成 分离过程，此时需对S-PGC柱进行冲洗和平衡。首先在24分钟时，将泵3流速调节为 lmL/min进行平衡，再在25分钟时，将阀3切换至1-6,此时泵1中的碳酸盐流动相未经 CTAB-Coated-PGC柱排入废液，泵3中的碳酸盐流动相流经CTAB-Coated-PGC柱进行平衡， 再在25. 3分钟时，将阀2切换至1-2,此时泵1的碳酸盐流动相对S-PGC柱进行冲洗，28. 3 分钟时，将阀3切换回1-2,并在此时将泵3流速调节为0. lmL/min，最后再平衡3分钟，程 序结束。
[0019] 图1为系统基线平衡状态/进样状态；图2为系统Load状态/无机阴离子的完全 冲出状态图3为系统苯胺类化合物的洗脱状态；图4为系统S-PGC柱的冲洗与平衡状态；图 5为系统S-PGC柱的冲洗与平衡状态；
[0020] 本发明的特点在于：
[0021] 1.本发明创造性的利用多孔石墨碳短柱（S-PGC)作为有机物捕获柱，有效解决 HPLC-IC二维体系搭建的困难性，构建了一种新型高效的液相色谱（HPLC)-离子色谱（IC) 二维体系，一次进样可同时分离检测废水中无机阴离子和苯胺类化合物；本发明方法准确， 并能节省分析时间，有良好的重现性；
[0022] 2.本发明中