高效液相色谱（柱前衍生）法测定水中溴酸盐试验

潘明迪

摘要：选用色谱柱柱前衍生化的方法，采用高效液相色谱法（HPLC-UV）测定水中溴酸盐含量。衍生优化结果表明：方法的回收范围是98%～105%，相对标准偏差符合检测要求；检出限为0.001 mg/L，线性关系好，能够满足现行标准检测要求，值得推广。

关键词：溴酸盐；高效液相色谱法；试验；柱前衍生；水

中图分类号：S123 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）05-0010-03

含Br-的山泉水或矿泉水经过氧化剂特别是O3消毒处理后，会产生对身体有害的溴酸盐。溴酸盐能够致癌、致畸及致DNA损伤，BrO3-被国际癌症研究机构定为2B级致癌物。当前测定水体中BrO3-的方法主要有IC，GC，GC-MS，HPLC，UV等。用IC法测定BrO3-时，样品的前处理较为繁琐、操作较为费时、且容易受到Cl-和CO32-等阴离子干扰，离子色谱仪和离子交换色谱柱价格较为昂贵，使用寿命较短。GC-MS的检测限较低、灵敏度较高，但仪器价格较为昂贵、日常维护较为繁琐，不能应用于所有检测机构。GC采用衍生方法将BrO3-转化成为溴代有机物，通过测定溴代有机物浓度来确定BrO3-含量，此法抗干扰性很强，但GC衍生化反应操作非常难控制，GC或者GC-MS需要有机物萃取才能测定，工作较为繁琐，且试剂毒性大。为此，采用一种在色谱柱前衍生化的方法，随后用HPLC测定矿泉水中BrO3-的含量，并将其扩展至其他水样测定。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

Agilent1100高效液相色谱仪（配有VWD紫外光检测器）：美国安捷伦科技有限公司；重蒸水系统。

水中溴酸根溶液标准物质（标准值1 000 mg/L），使用前配成100 μg/L的标准溶液储备液；2 mol/L H2SO4溶液100 mL；15.0 g/L KBr溶液100 mL；0.5 mol/L苯酚溶液100 mL。试剂全部是分析纯及色谱纯，水均为一级水。

1.2 样品处理过程

准确量取5 mL BrO3-标准溶液，置于具塞的10 mL比色管中，依次准确加入1.0 mL KBr溶液、0.5 mL H2SO4溶液和0.1 mL苯酚溶液，用一级水定容至，混匀后置于75 ℃恒温水浴1 h，取出后迅速冷却至常温，加纯水补充减少的溶液体积，过0.45 μm滤膜，进样分析，同时做空白试验。

1.3 测定方法

采用Thermo BDS HYPERSIL C18柱（250 mm×4.6 mm×5 μm）；柱温为室温；流动相水：甲醇（45‥55）；流速为1 mL/min；检测器波长为230 nm；进样量为10 μL。试验结果表明：2—溴苯酚和4—溴苯酚的保留时间分别为7.900 min和9.997 min，如图1所示。

2 结果与分析

2.1 苯酚衍生化原理

在强酸性条件下，BrO3-可与过量Br-发生反应，其生成物在强酸性条件下与苯酚发生取代反应，生成2-溴苯酚以及4-溴苯酚，反应原理为：

反应所生成的2-溴苯酚及4-溴苯酚浓度与BrO3-浓度有一定的数量关系。通过对比2种生成物的峰面积及BrO3-浓度关系确定，采用4-溴苯酚的峰面积进行定量较为准确。

2.2 衍生化温度

伴随着衍生化温度的升高，目标产物的峰面积也在不断增加；当反应温度从75 ℃增加到95 ℃时，峰面积趋于不变。考虑成本原因，确定75 ℃为最佳衍生化温度。

2.3 硫酸浓度对衍生化反应影响

研究不同体积H2SO4溶液对衍生的影，结果表明：随着溶液酸度增加，4-溴苯酚的峰面积不断增加，当H2SO4溶液的体积大于500 μL时，即使继续增加，4-溴苯酚的峰面积基本不变，如图2所示。据此推断BrO3-和Br-只能在强酸性条件下反应，即苯酚发生一溴取代反应，否则将会生成三溴苯酚白色沉淀。确定应加入0.5 mL硫酸溶液。

2.4 衍生化剂用量

选取苯酚为衍生化反应的试剂，其加入量势必影响目标物质测定。增加苯酚用量，可以促进反应进行。在BrO3-浓度恒定的情况下适当增加苯酚浓度，4-溴苯酚的峰面积也不断增加；当苯酚加入体积多于0.1 mL后，苯酚的量继续增加，峰面积基本不变。因此确定苯酚溶液的最佳加入量为0.1 mL。

2.5 溴离子引入量

在反应过程中，增加溴离子浓度能促进反应向右移动，而且伴随着溴离子浓度增加，4-溴苯酚的峰面积也增加。但是，在加入KBr溶液体积多于1.0 mL后，峰面积基本无变化。确定KBr溶液（15 g/L）的最佳加入量是1.0 mL。

2.6 反应时间及生成物稳定性

在同浓度同温度情况下采取反应时间0.2，0.5，1.0，1.5 h进行对比试验，发现随着反应时间增加，4-溴苯酚的峰面积也在增加；当反应进行1.0 h后，峰面积基本保持不变，说明衍生反应已经基本完成。因此选定1.0 h作为最佳反应时长。

样品溶液在75 ℃下反应1.0 h后，在室温下每隔3.0 h进样分析1次，观察其峰面积大小。发现样品在12.0 h内稳定性好。因此可不用考虑测定时间间隔太久引起的偏差，样品衍生完成后能放置较长时间。

2.7 线性关系及检出限

分别量取1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00，8.00 mL BrO3-标准溶液（100 μg/L），置于10 mL具塞比色管中，用4-溴苯酚峰面积对BrO3-浓度做标准曲线，进行线性回归，得回归方程为：y=1.063 6x+1.729 2（r=0.999 8），计算方法检出限0.001 mg/L，且具有很好的线性关系。检出限小于矿泉水及生活引用水的限量值0.01 mg/L，符合溴酸盐含量检测要求。

2.8 加标回收试验

选用实验室制备的重蒸水，实验室自来水，超市里销售的纯净水、矿物质水、矿泉水作为本底，分别加入了不同浓度的BrO3-标准溶液（10，20，40 μg/L），按上述方法进行测定，结果如表1所示。方法加标回收率在98%～105%之间。

2.9 精密度试验

低浓度范围内配制10，15，20 μg/L 3种不同浓度的BrO3-标准溶液，平行测定8次，结果如表2所示。BrO3-的相对标准偏差（RSD）都小于2%，可达到分析要求，重现性较好。

2.10 样品测定

选取若干天然水源地水及超市里销售的饮用纯净水、矿物质水、矿泉水，经0.45 μm滤膜过滤检测BrO3-含量，结果如表3所示。

3 结论

采用柱前衍生化法进行高效液相色谱分析，能够准确测定矿泉水、纯净水及天然水源地水体中的BrO3-含量，且结果较为可靠，具有用量较少、灵敏度高、操作简单方便、重复性及线性关系好等优点，可以满足现有检测需求。

参考文献

[1] 林立，陈玉红，王海波.离子色谱-电感耦合等离子体质谱联用测定饮料中的溴形态[J].食品科学，2010，31（12） ：226-228.

[2] 刘贞，崔艳，胡志军，等，柱前衍生化高效液相色谱法（HPLC）测定水中微量溴酸盐含量[J].中国无机分析化学，2012，2（1）：27-30.

Abstract： In this paper， by the method of chromatographic colum and pre-column derivatization， HPLC-UV was used to determined the content of bromate in water. The results of derivative optimization showed that： The range of recovery rate is98% to 105% by this method， and the RSD conformed to the requirements of the test； Detection limit was 0.001 mg/L， of good linear relation， which could meet the current standard testing requirements and be worth popularizing.

Key words： bromate； HPLC-UV； experiment； precolumn derivatization； water