专利名称：水样中芳香胺化合物的检测方法
技术领域：
本发明属于分析化学的技术领域，具体涉及用涡流辅助离子液体快速萃取环境水样中的三种芳香胺，然后用超快速液相色谱仪进行检测的方法。
背景技术：
芳香胺类化合物是合成环氧树脂和聚亚安酯高分子材料等的重要原料之一，广泛应用于橡胶、塑料、杀虫剂、染料、摄影和制药等工业生产中。这类化合物有剧毒性及潜在的致癌性，随着工业废水的排放，渗入土壤、进入水系统，给人们生活带来极大的安全隐患。 1970年，美国环境保护署将几个具有毒性和潜在致癌性的芳香胺化合物列入优先控制名单中。为了保护人类健康和环境安全，对环境水中这类化合物的定量检测非常重要。芳香胺化合物以微量成分存在于复杂的环境水样中，在仪器分析之前必须进行样品的前处理。目前从环境水样中富集芳香胺的方法有液液萃取(LLE)、固相萃取(SPE)、固相微萃取(SPME)和液相微萃取(LPME)等。最近，Assadi和他的同事提出了一种新的萃取方法，称作分散液液微萃取(DLLME)。这种方法消耗溶剂少、操作简单，能快速从水样中富集和萃取目标化合物。王学东等人使用DLLME联用高效液相色谱，使用四氯乙烷(C2H2Cl4)为萃取剂、甲醇为分散剂，测定水中芳香胺，达到消耗少量试剂、快速测定的目的。但是，由于分散剂的使用，待测物在萃取剂中的分散系数降低，导致灵敏度下降。另外，该实验使用的萃取剂和分散剂都是有机试剂，污染环境，有害人体健康。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，采用涡流振荡辅助离子液体微萃取(VAILME)的方法，避免使用传统液液分散微萃取中提到的分散剂，快速富集水样中的三种芳香胺，并用超快速液相色谱仪(UFLC)进行检测。通过实验对VAILME方法萃取条件优化，达到有效避免复杂基体的干扰、提高样品检测的灵敏度、萃取过程绿色环保的目的。一种水样中芳香胺化合物的检测方法，所述的芳香胺化合物，是对氯苯胺、1-萘胺和4-氨基联苯；有萃取和检测两个过程，所述的萃取过程，是将水样转移到离心管中，调节pH值为7 14，注入水样体积 0. 008 0. 013倍的1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C6MIM] [PF6])或1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C4MIM] [PF6])，在560 2800rpm的转速下，涡流振荡混合1 10分钟； 离心使离子液体相沉积在离心管的底部，移去上层清液，加入水样体积0. 07 0. 08倍的流动相稀释离子液体相；其中流动相是按体积比甲醇水=50 50的混合液体；所述的检测过程，是取稀释后的离子液体相注射到液相色谱仪进行分析，由检测到的3个峰面积y分别按线性回归方程计算出以μ gL—1为单位的芳香胺浓度χ ；其中的线性回归方程，对于对氯苯胺是y = 42. 23+52. 76x，对于1_萘胺是y = 321. 78+53. 50x，对于 4-氨基联苯是 y = -123. 11+62. 44x。本发明所述的检测过程，优选的色谱条件为，流动相体积比甲醇水=50 50 ；流速0. 2mL miiT1 ；柱温28°C;检测波长4_氨基联苯:280nm，对氯苯胺和1_萘胺:254nm ； 进样体积3yL。本发明萃取过程中所述的调节pH值，是用NaOH调节pH值至7 14。本发明优选的芳香胺萃取条件为1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的用量按体积为水样的0. 010 0. 011倍；涡流振荡混合的转速2520 2800rpm，振荡2 3分钟；在转速为3600rpm下离心5 6分钟。本发明的最优选的芳香胺萃取条件为调节试样溶液PH值为13. 0，涡流振荡混合的转速2800rpm，振荡2分钟，这样，[C6MIM] [PF6]便均勻的分散在样品溶液中，水样中芳香胺化合物很容易从水样转移到萃取剂[C6MIM] [PF6]中。所述的离心使离子液体相沉积在离心管的底部，可以在转速为3600rpm下离心5分钟。本发明芳香胺萃取过程中，涡流振荡混合使用漩涡混合器。漩涡混合器利用偏心旋转使试管中的液体产生涡流，将附在壁上的液体全部充分混勻。涡流辅助的条件下，萃取剂能快速、彻底地分散到样品溶液中，提高萃取剂对待测物的萃取效率，保护有效成分，避免了分散剂的使用。近年来，离子液体已经受到广泛的关注。它是一种简单的金属盐，由有机阳离子和各种阴离子组成。本发明使用的离子液体[C6MIM] [PF6]或[C4MIM] [PF6]是一种新型的绿色试剂，具有专一的特点，如低蒸汽压、高粘度、强稳定性、难溶于水以及优异的萃取有机化合物和金属离子的能力。基于这些特点，本发明离子液体能替代有机试剂，降低环境污染。本发明使用的曲线回归方程是通过下述的方法得到的利用三种芳香胺的标准储备液配制浓度范围在8. 0 1000 μ gL—1的十个混合标准溶液，以芳香胺的浓度为横坐标、色谱峰面积为纵坐标作图，得到对氯苯胺、1-萘胺和4-氨基联苯的标准曲线回归方程，分别是y = 42. 23+52. 76x,线性范围 r2 = 0. 9996 ；y = 321. 78+53. 50x,线性范围 r2 = 0. 9997 ； y = -123. 11+62. 44x，线性范围r2 = 0. 9996，表明线性关系良好。本发明方法中，由于采用涡流辅助离子液体快速完全地分散到试样溶液，达到高效萃取待测物的方法，优选了萃取条件，使得UFLC检测的峰面积y与芳香胺的浓度χ的线性关系良好。重复六次测定三种芳香胺含量已知的制药厂废水样品，计算其相对标准偏差分别为2. 3%，2. 3%和3. 5%，表明本发明方法的检测精密度较高。考察本发明的回收率，对实施例8 11的四种水样，在芳香胺浓度为4 μ gL—1和 40μ gL—1的条件下进行测定，每个浓度重复五次，经计算得到的回收率为53% 108%。通过测定最低浓度的定量溶液，得到本发明方法对于三种芳香胺的最低检测限， 分别为对氯苯胺:0. 36μ g L-1 ；1-萘胺，0. 24μ gL-1 ；4-氨基联苯，0. 57 μ gL—1 (信噪比S/N = 3)。本发明使用绿色试剂1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐代替传统有机试剂，在涡流振荡协助下快速完全地分散在样品溶液中，避免了传统液液分散微萃取中使用的分散剂， 快速富集水样中的芳香胺，并用超快速液相色谱仪进行检测。本发明检出限低，实验的灵敏度高，操作简单，富集检测时间短，萃取过程未使用有机溶剂，达到了绿色环保的目的。本发明能应用于检测各种水样中的芳香胺化合物，对于保护环境和人类的健康生活具有一定的社会意义。在环境水样中芳香胺残留的测定领域有良好的应用前景。
图1是本发明的萃取剂对三种芳香胺峰面积的影响。图2是本发明不同萃取剂体积对三种芳香胺峰面积的影响。图3是本发明不同的漩涡转速对三种芳香胺峰面积的影响。图4是本发明不同的萃取时间对三种芳香胺峰面积的影响。图5是本发明不同的离子强度对三种芳香胺峰面积的影响。图6是本发明不同的离心时间对三种芳香胺峰面积的影响。图7是本发明不同的溶液pH对三种芳香胺峰面积的影响。图8是实施例8加标试样在离子液体微萃取(VAILME)前后，经过超快速液相色谱仪(UFLC)测定的色谱对照图。在图1 图8中，a表示对氯苯胺；b表示1_萘胺；c表示4_氨基联苯。
具体实施例方式实施例1 7中，均采用5mL 60 μ g Γ1的芳香胺水样，置于IOmL塑料离心管中， 进行萃取实验条件的优化，通过芳香胺的峰面积考察萃取条件的最优化。实施例1 11中，选用的实验仪器是LC-20AD型超快速液相色谱仪(岛津)，配备真空脱气装置、二元泵、SIL-20A自动进样器、CT0-20A柱温箱及SPD-20A紫外检测器，色谱柱为岛津VP-ODS (75mmX2mm, 2. 2 μ m) 柱；TDL 80-2B飞鸽牌台式离心机(上海安亭科学仪器厂)；Vortex-6漩涡振荡仪(江苏其林贝尔仪器制造有限公司)。实施例1萃取剂种类的影响将水样pH 值调为 13. 0，加入 50 μ L [C4MIM] [PF6]或[C6MIM] [PF6]，然后在 2800rpm 的转速下，涡流振荡混合物2min。以3600rpm离心5min，离子液体相沉积在离心管的底部。 移去上层清液，加入380 μ L的流动相溶解离子液体相。取3 μ L稀释后的溶液注射到超快速液相色谱仪进行分析。两种离子液体对三种芳香胺峰面积的影响如图1所示，[C6MIM] [PF6]做萃取剂时得到的峰面积大于[C4MIM] [PF6]做萃取剂时得到的峰面积。这是因为[C4MIM] [PF6]在水中的溶解度(1. 88g/100mL)大于[C6MIM] [PF6]的溶解度(0. 75g/100mL)，所以在萃取过程中， [C4MIM][PF6]损失很多，萃取相的体积只有8yL，使得萃取率降低。因此，[C6MIM] [PF6]为最佳的萃取剂。实施例2萃取剂体积(用量)的影响过程同实施例1。水样？!1值调为13.0后，分别将4(^1^、45口1^、5(^1^、55口1^、 60 μ L及65 μ L的[C6MIM] [PF6]加入到水样中，然后在2800rpm的转速下，涡流振荡混合物 2min。以 3600rpm 离心 5min。不同萃取剂体积对三种芳香胺峰面积的影响如图2所示，表明随着[C6MIM] [PF6] 体积增加，芳香胺的峰面积也相应增加。但是当[C6MIM] [PF6]体积超过50 μ L时，峰面积逐渐降低。因此，最佳萃取剂的体积为50 55 μ L0实施例3旋涡仪转速的影响过程同实施例1。将水样PH值调为13.0，加入50 μ UC6MIM] [PF6]，然后分别在560rpm、1120rpm、1400rpm、1960rpm、2520rpm 及 2800rpm 的转速下，涡流振荡混合物 2min。 以 3600rpm 离心 5min。不同转速对三种芳香胺峰面积的影响如图3所示，表明所有芳香胺的峰面积随着转速的增加相应增加。因此，旋涡仪最佳转速为2520 2800rpm。实施例4萃取时间的影响过程同实施例1。在本发明中，萃取时间主要指涡流时间。将水样PH值调为13. 0， 加入50 μ UC6MIM] [PF6]，然后在2800rpm的转速下，涡流振荡混合物0. 5min、lmin、l. 5min、 2min、3min、6min 及 IOmin,以 3600rpm 离心 5min。不同萃取时间对三种芳香胺峰面积的影响如图4所示，表明在2min时，峰面积最大。当超过2min，峰面积没有明显的变化。因此，最佳萃取时间为2 3min。实施例5离子强度的影响过程同实施例1。本发明中，选NaCl调节溶液的离子强度。水样中加入不同质量分数的(O 5%)的NaCl，pH值调为13. 0，加入50 μ L[C6MIM] [PF6]，然后在2800rpm的转速下，涡流振荡混合物2min，以3600rpm离心5min。不同离子强度对三种芳香胺峰面积的影响如图5所示，NaCl浓度由0%增加到时，峰面积下降。然后随着NaCl的浓度增加，峰面积基本保持不变。而且，富集相的体积也随着NaCl的浓度增加，从22 μ L降到15 μ L。最可能的原因是在[C6MIM] [PF6]和CF1之间发生了离子交换，形成易溶于水的[C6MIM]C1，导致离子液体损失。因此，选择不加盐。实施例6离心时间的影响过程同实施例1。将水样pH值调为13. 0，加入50 μ L [C6MIM] [PF6]，然后在2800rpm 的转速下，涡流振荡混合物2min，以3600rpm离心lmin、2min、5min、8min及llmin。不同离心时间对三种芳香胺峰面积的影响如图6所示，表明当离心时间少于5min 时，分析物的峰面积较小。当超过5min，峰面积不变。因此，最佳离心时间为5 6min。实施例7溶液pH的影响过程同实施例1。将水样？!1值分别调为7.0、9.0、11.0、13.0及14.0，加入 50 μ L[C6MIM] [PF6]，然后在2800rpm的转速下，涡流振荡混合物2min,以3600rpm离心 5min。溶液的不同pH值对三种芳香胺峰面积的影响如图6所示，表明随着pH值的增加， 峰面积也相应增加。在PH为13. O时，峰面积最大。因为芳香胺类化合物显碱性，所以随着溶液碱性增强，更多的芳香胺以中性分子存在，达到最佳的萃取状态。但在强碱条件下芳香胺不稳定，故萃取率降低。因此，溶液最佳PH值为13.0。实施例8制药厂污水中三种芳香胺的检测实例污水经0. 22 μ m滤膜过滤，于4°C避光保存。取5mL水样转移至IOmL塑料离心管中，调节PH值为13.0。50yL[C6MIM] [PF6]迅速注入样品中。然后在2800rpm的转速下， 涡流振荡混合物2min。以3600rpm离心5min，离子液体相沉积在离心管的底部。移去上层清液，加入380 μ L的流动相溶解离子液体相。取3 μ L稀释后的溶液注射到超快速液相色谱仪进行分析。将测得的峰面积Y代入相应的发明内容中提到的回归方程，求得待测样品污水中的三种芳香胺含量χ( μ gL—1)。结果表明，样品中没有发现三种芳香胺的残留。为了测试本发明的准确性，分别对浓度为4 μ gL—1和40 μ gL—1的5mL加标水样进行测定，其余操作同上，每个浓度重复5次实验。经计算得到回收率(R)和精密度(RSD)见表1。图8给出实施例8中测定40 μ gL—1加标样品在VAILME前后的UFLC色谱对照图， 由此表明通过本萃取方法三种芳香胺的萃取效率显著提高。实施例9制药厂饮用水中三种芳香胺的检测实例取5mL水样，以下操作同实例8。结果表明，样品中没有发现三种芳香胺的残留。为了测试本发明的准确性，分别对浓度为4 μ gL—1和40 μ gL—1的5mL加标水样进行测定，其余操作同上，每个浓度重复5次实验。经计算得到回收率(R)和精密度(RSD)见表1。实施例10化工厂自来水中三种芳香胺的检测实例取5mL水样，以下操作同实例8。结果表明，样品中没有发现三种芳香胺的残留。为了测试本发明的准确性，分别对浓度为4 μ gL—1和40 μ gL—1的5mL加标水样进行测定，其余操作同上，每个浓度重复5次实验。经计算得到回收率(R)和精密度(RSD)见表1。实施例11化工厂雪水中三种芳香胺的检测实例取5mL水样，以下操作同实例8。结果表明，样品中没有发现三种芳香胺的残留。为了测试本发明的准确性，分别对浓度为4 μ gL—1和40 μ gL—1的5mL加标水样进行测定，其余操作同上，每个浓度重复5次实验。经计算得到回收率(R)和精密度(RSD)见表1。用本发明的方法对加标的制药厂污水、饮用水和化工厂自来水、雪水中的三种芳香胺的检测结果列于表1。表1检测实际水样中三种芳香胺的回收率(R)和精密度(RSD)
权利要求
1.一种水样中芳香胺化合物的检测方法，所述的芳香胺化合物，是对氯苯胺、1-萘胺和4-氨基联苯；有萃取和检测两个过程，所述的萃取过程，是将水样转移到离心管中，调节PH值为7 14，注入水样体积 0. 008 0. 013倍的1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐或1- 丁基_3_甲基咪唑六氟磷酸盐， 在560 2800rpm的转速下，涡流振荡混合1 10分钟；离心使离子液体相沉积在离心管的底部，移去上层清液，加入水样体积0. 07 0. 08倍的流动相稀释离子液体相；其中流动相是按体积比甲醇水=50 50的混合液体；所述的检测过程，是取稀释后的离子液体相注射到液相色谱仪进行分析，由检测到的3 个峰面积y分别按线性回归方程计算出以μ gL—1为单位的芳香胺浓度χ ；其中的线性回归方程，对于对氯苯胺是y = 42. 23+52. 76x，对于1-萘胺是y = 321. 78+53. 50x,对于4-氨基联苯是 y = -123. 11+62. 44x。
2.根据权利要求1所述的水样中芳香胺化合物的检测方法，其特征在于，在检测过程中色谱条件为，流动相体积比甲醇水=50 50 ；流速0. 2mL mirT1 ；柱温28°C;检测波长4_氨基联苯280nm，对氯苯胺和1-萘胺254nm ；进样体积3 μ L。
3.根据权利要求1或2所述的水样中芳香胺化合物的检测方法，其特征在于，所述的萃取过程，1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的用量按体积为水样的0. 010 0. 011倍，涡流振荡混合的转速2520 2800rpm，涡流振荡混合2 3分钟；在转速为3600rpm下离心5 6 分钟。
4.根据权利要求1或2所述的水样中芳香胺化合物的检测方法，其特征在于，所述的萃取过程，用NaOH调节试样溶液pH值为13. 0。
全文摘要
本发明的水样中芳香胺化合物的检测方法属于分析化学的技术领域。所述的芳香胺化合物，是对氯苯胺、1-萘胺和4-氨基联苯；检测方法有萃取和检测两个过程，以离子液体[C6MIM][PF6]或[C4MIM][PF6]做萃取剂，采用涡流振荡辅助离子液体微萃取，采用超快速液相色谱仪进行检测，使用曲线回归方程得到检测结果。本发明的检测方法灵敏度高，检出限低，精密度好；使用绿色试剂做萃取剂，避免了有机试剂的使用，减少了环境污染；具有快速、稳定等特点，大大缩短了样品检测的时间；能应用于检测各种水样中的芳香胺化合物，对于保护环境和人类的健康具有一定的社会意义。
文档编号G01N30/06GK102323342SQ20111015423
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者于希, 吴丽威, 姜春竹, 孙秀敏, 孙颖, 宋大千, 王丽英, 高岩 申请人:吉林大学