高效液相色谱法测定水中15种羰基化合物的方法研究

张肇元 于晓青 李利荣(天津市生态环境监测中心，天津 300191)

0 引言

羰基化合物是化学性质非常活泼的一类有机物[1-3]，小分子羰基化合物有很强的水溶性，羰基化合物不仅对人体的眼睛、皮肤和呼吸道有着强烈的刺激作用,某些羰基化合物如甲醛和乙醛还被确认是致癌物或可疑致癌物。水中羰基化合物的来源主要有两种，一是农药生产、印染、制药、和化工等企业排放的废水，二是来源于大气沉降进入水体中。我国(GB 3838—2002)《地表水环境质量标准》[4]中列出了甲醛、乙醛和丙烯醛三种化合物的水质标准

目前，羰基化合物的主要测定方法有气相色谱法、红外光谱法和液相色谱法［5-6］。液相色谱法。液相色谱法采用2,4-二硝基苯肼(DNPH)与羰基化合物反应，生成稳定的腙类化合物，通过液相色谱法进行测定。本文研究高效液相色谱法测定水中羰基化合物，水样经过衍生后，比较固相萃取和液液萃取两种不同的前处理方式，建立了同时测定15种羰基化合物的高效液相色谱法。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

安捷伦1260型高效液相色谱仪，配有DAD检测器；色谱柱：Agilent ZORBAX Extend-C18(4.6×250mm，膜厚5µm)。

岛津ASPE 799型全自动固相萃取仪。固相萃取住：C18柱(美国安吉尔公司)

羰基化合物-DNPH标准溶液：ρ=100 μg/mL(以羰基化合物计)，包括甲醛-DNPH、乙醛-DNPH、丙烯醛-DNPH、丙酮-DNPH、丙醛-DNPH、丁烯醛-DNPH、丁醛-DNPH、苯甲醛-DNPH、异戊醛-DNPH、正戊醛-DNPH、邻-甲基苯甲醛-DNPH、间-甲基苯甲醛-DNPH、对-甲基苯甲醛-DNPH、正己醛-DNPH、2,5-二甲基苯甲醛-DNPH，美国dikma公司。衍生剂：ρ(DNPH)=3.00mg/mL。称取3.00g 2,4-二硝基苯肼于乙腈中，用乙腈溶解定容至1L。缓冲溶液，pH=3：称取84.0g柠檬酸，29.4g柠檬酸钠，用水溶解定容至500mL。乙腈、二氯甲烷，美国dima公司。

1.2 前处理方法

1.2.1 衍生

取100 水样于具塞平底烧瓶中，加入4mL缓冲溶液，6mL衍生剂，于40℃超声提取器中超声30min。

1.2.2 萃取和浓缩

固相萃取法。将固相萃取柱固定在固相萃取装置上，分别用10mL乙腈和10mL水活化萃取柱，向衍生后的水样中加入10mL氯化钠溶液，定量转移至萃取柱，上样速度为3～5mL/min，上样完成后用10mL水冲洗容器和管路，继续抽吸1min，用9mL乙腈以3～5mL/min的流速洗脱至10mL，用乙腈稀释至刻度，混匀，待测。

液液萃取法。将衍生后的水样转移至250mL分液漏斗中，加入1.5gNaCl，分别用15mL、10mL二氯甲烷分二次萃取，合并萃取液，萃取液经无水硫酸钠脱水，浓缩至近干，更换溶剂为乙腈，用乙腈准确定容至10.0mL，待测。

1.3 色谱条件

流动相：乙腈/水；60%乙腈/水溶液等度洗脱30min；检测波长：360nm；流动相流速：1.0mL/min；柱温：30℃；进样量：10μL。

2 结果与讨论

2.1 液液萃取溶剂的选择

本实验考察了二氯甲烷、正己烷、环己烷、乙酸乙酯4种萃取溶剂对羰基类-DNPH的萃取效果。取一系列100mL蒸馏水，加入15种羰基类-DNPH标准使用溶液，使加标水样中羰基类浓度均为500ug/L，混匀，再向其中加入4mL柠檬酸/柠檬酸钠缓冲溶液，调节pH值为3，加入6mLDNPH衍生剂，混匀，配制成羰基类-DNPH加标水样，按照1.2前处理方法测定，计算回收率，结果见图1。

由于目标物有一定极性，二氯甲烷的萃取效率远高于正己烷、环己烷和乙酸乙酯，目标化合物平均回收率均在90%以上，正己烷、环己烷和乙酸乙酯对大部分目标物的萃取效率只有60～70%左右，并且二氯甲烷沸点低，易于浓缩，因此采用二氯甲烷作为羰基类-DNPH的萃取溶剂。

2.2 固相萃取填料的选择

取一系列100mL蒸馏水，加入15种羰基类-DNPH标准使用溶液，使加标水样中羰基类浓度均为500ug/L，混匀，再向其中加入4mL柠檬酸/柠檬酸钠缓冲溶液，调节pH值为3，加入6mLDNPH衍生剂，混匀，配制成羰基类-DNPH加标水样；选取常用固相萃取柱填料类型C18(1000mg)、C18(500mg)、HLB(1000mg)、PEP(Polar Enhanced Polymer)(1000mg)作 为 固相萃取柱进行对比实验，按照1.2前处理方法测定，计算回收率，结果见图2。

图1 液液萃取溶剂的优化

图2 固相萃取填料的优化

由图2可见 C18固相萃取柱萃取效率最高，目标物回收率均为85%以上，选用填料更多的1000mg吸附柱得到的回收率略高于500mg吸附柱，HLB和PEP二者在作为固相萃取柱填料方面作用相似HLB 吸附剂是由亲脂性二乙烯苯和亲水性N-乙烯基吡咯烷酮两种单体按一定比例聚合成的大孔共聚物；PEP吸附剂是官能化聚苯乙烯和二乙烯苯聚合成的大孔共聚物。作为衍生化后羰基化合物固相萃取柱二者均可达到75%以上的萃取回收率，但对比 C18柱，其回收率稍差，因此选择 1000mg的C18作为羰基化合物测定的固相萃取柱。

2.3 固相萃取和液液萃取的比较

对比研究了液液萃取(LLE)和固相萃取(SPE)两种前处理方式对15种羰基化合物的回收率，LLE和SPE两种方式的回收率见图3，由图3可以看出，LLE的回收率从88.4%～96.9%，SPE的回收率从82.7%～102%。两种前处理方法在合适的条件下回收率均令人满意，实际应用中，可以根据水质情况选择适当的前处理方式。对于基质复杂的水样，液液萃取有一定的优势，而固相萃取则自动化程度更高，溶剂用量少，更适合批量地表水的测定。

2.4 方法性能

分别量取3.0μL、5.0μL、10.0μL、50.0μL、100μL 和200μL 标准溶液于10.0mL容量瓶中，用乙腈定容，混匀，配制成质量浓度分别 为0.030μg/mL、0.050μg/mL、0.100μg/mL、0.500μg/mL、1.00μg/mL和2.00μg/mL的标准系列。按照色谱参考条件(1.3)进行测定，以峰面积(或峰高)为纵坐标，浓度为横坐标，绘制校准曲线。曲线线性、方法检出限、以及100mg/L的加标回收率如表1所示。

由表1可以看出，15种化合物线性均良好，两种前处理方式加标回收率均在85%以上，切相对标准偏差小于10%。按照HJ/T 168-2010中规定的方法配制7份平行空白加标水样计算方法检出限，15种化合物的检出限在0.001mg/L到0.003mg/L之间，15种化合物分离色谱图如图4所示。

图3 固相萃取与液液萃取的比较

表1 方法性能指标

图4 15种羰基化合物分离色谱图

2.5 实际样品

利用建立的方法测定天津8个地表水中羰基化合物含量，8个水样均未检出，取2个水样进行加标回收，实验，2个样品中15种化合物回收率在80.2～91.7之间，如表2所示，表明该方法适用于地表水样的测定，可用于实际样品中羰基化合物的测定。

表2 实际样品加标结果

3 结语

文章建立了DNPH衍生，固相萃取/液液萃取测定水中羰基化合物的方法，通过对比研究，得到液液萃取和固相萃取均能得到85%以上的回收率，且精密度良好，所建立方法在0.03～1.50mg/L区间线性关系良好，15种化合物的检出限从0.001mg/L～0.003mg/L。可以实现水质样品中羰基化合物的测定。