应用化学专业课程设计论文

2007级应用化学专业课程设计

题 目：固相萃取-高效液相色谱法分析环境水中痕量多环芳烃

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目录

一、研究现状： ............................................................................................................................................................... 3 1.1、多环芳烃的定义 .................................................................................................................................................. 3 1.2、分离与富集技术进展： ...................................................................................................................................... 3 1.3、检测技术的发展： .............................................................................................................................................. 3 二、实验部分： ............................................................................................................................................................... 4 2.1方法原理：............................................................................................................................................................. 4 2.2主要仪器设备和试剂： ......................................................................................................................................... 4 2.2.1仪器设备：...................................................................................................................................................... 4 2.2.2试剂： ............................................................................................................................................................. 4 2.3实验步骤：............................................................................................................................................................. 5 2.3.1、样品采集....................................................................................................................................................... 5 2.3.2、固相萃取小柱富集水样中PAHs ................................................................................................................. 5 2.3.3、多环芳烃的紫外吸收光谱 ........................................................................................................................... 5 2.3.4、色谱分离....................................................................................................................................................... 6 2.3.5、数据处理....................................................................................................................................................... 6 参考文献： ............................................................................................................................................................... 6

固相萃取-高效液相色谱分析环境水中痕量多环芳烃

研究现状：

1.1、多环芳烃的定义

多环芳烃(简称PAHs)是指分子中含有两个或两个以上苯环的碳氢化合物，可分为芳香稠环型及芳香非稠环型。美国环保局16个优先监测多环芳烃分别是：萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、屈、苯并(b)萤蒽、苯并(k)萤蒽、苯并(a)芘、二苯并(a,b)萤蒽、苯并(g,h,i)北、茚并(1,2,3-cd)芘。

1.2、分离与富集技术进展：

1）液一液萃取技术是各种经典的样品前处理方法中最常使用的一种萃取方式； 2）固相柱萃取技术（简称SPE) ，固相萃取作一个重要概念是在70年代早期被提出来的，它是一种发展中的样品处理技术，与液—液萃取法相比较，固相萃取具有如下优点:①分析物的回收率高；②更有效地将分析物与干扰组分分离；③有机溶剂的低消耗可减少对环境的污染；④能处理小体积试样；⑤无相分离操作，容易收集分析组分；⑥操作简单、省时、省力、易于自动化。固相萃取柱虽然使用方便，应用范围广，但仍存在如下问题:①由于柱管径较窄，了流速增大，通常只能在1—10ml/min范围内使用；②采用40um左右的固定相填料，若用较大流速会产生动力学效应，妨碍了某些组分有效地收集；③对于相对较脏的样品，如环境废水，含生物样品及悬浮颗粒的水样，在流过固相短柱时很容易堵塞，使流量更加减少，增加了样品处理时间；④40μm颗粒的填充柱很容易产生裂隙，使短柱分离浓缩效率下降。[1]

3）固相盘萃取技术；4）固相微萃取技术（如，搅拌棒吸附萃取技术[2]）；5）浊点萃取（如，分散液-液微萃取法）[3]；6）毛细管电泳技术；7）膜萃取技术；8）超临界流体萃取技术[4]等。

1.3、检测技术的发展：

多环芳烃的检测方法从最早的柱吸附色谱、纸色谱、薄层色谱(TLC)和凝胶渗透色谱(GPC)发展到现在的气相色谱(GC)、反相高效液相色谱(RP-HPLC)、紫外吸收光谱(UV)、发射光谱(包括荧光、磷光和低温发光等)以及质谱分析、核磁共振等。目前国内外分离和检测PAH的主要方法有薄层层析荧光光度法、纸层析荧光光度法、毛细管柱气相色谱法和高效液相色谱(HPLC)法。高效液相色谱法检测PAH，具有不需要高温、对某些PAH有较高的分辨率和灵敏度、柱后馏分便于收集进行光谱鉴定等优点。

1、在分光光度法中，最常用的是荧光光谱法，包括荧光激发光谱和荧光发射光谱，其检出量约在10-6～10-8 g范围。

2、气相色谱法作为一种成熟的色谱技术，广泛应用于PAHs的分析，尤其对于小分子量的PAHs能达到很高的灵敏度和分离效果，有研究表明该分析方法的检出限可以达到0.004～0.010μg/L[5]，利用气相色谱法分离迅速、效能高，再与薄层层析结合起来，可以迅速判断提取物中某些PAHs的存在。[6]

3、用高效液相色谱法分离PAHs比气相色谱法具有以下优点:工作温度低(<80℃)，对被分离的各组分可以完整地收集，然后再进一步用紫外或荧光光谱分析。在测定PAHs

时，常用的检测器有紫外、荧光检测器，通常在PAHs的分析中测定萘、苊、二氢苊和芴时使用紫外检测器，而分析其它一些高环数的PAHs时使用荧光检测器。使用紫外和荧光双检测器串联的方法，可分析十多种PAHs。

随着预处理技术和仪器分析测试手段的不断发展，多环芳烃的检测精度不断得到提高，总体而言，将向着操作简便、灵敏度高、分析时间短、自动化程度高和批量测定的方向发展。

二、实验部分：

2.1方法原理：

固相萃取可近似看作一个简单的色谱过程。吸附剂作为固定相，水样作为流动相。当流动相与固定相接触时，水样中特定的痕量物质(目标物)保留在固定相中，用少量的选择性溶剂洗脱固定相，即可得到富集和纯化的目标物。绝大部分有机物在地表水和地下水中的含量都在10-9数量级或更低，因此，选择合适的前处理条件尤为重要。固相萃取一般分为5个步骤，即固相萃取柱的活化、水样过柱、洗脱、脱水和浓缩。[7] 2.2主要仪器设备和试剂：

2.2.1仪器设备：

高效液相色谱仪（SHIMADZU LC-10A Tvp）；C18色谱柱（250×4mm）；微量注射器；C18固相萃取小柱(1g,6ml)；氮吹仪。

2.2.2试剂：

1、二氯甲烷，甲醇。

2、用溶剂分别溶解16个优先监测PAHs的固体标准物质(美国宾夕法尼亚州Supelco公司),制备贮备液,浓度见表1。

名称 萘 苊烯 苊 芴 菲 蒽 萤蒽 芘 苯并(a)蒽 屈 苯并（b）萤蒽 苯并（k）萤蒽 苯并(a)芘 二苯并(a,b)萤蒽 苯并(g,h,i)北 茚并(1,2,3-cd)芘 表2 美国环保局16个优先监测多环芳烃 芳香环分子1/100混合标准贮备单个贮备液浓度（溶剂）/mg/L 数 量 液/mg/L 2 128 10 2000(乙腈） 3 152 20 2000(乙腈） 3 1 30 3000(乙腈） 3 166 2 2000(乙腈） 3 178 1 2000(乙腈） 3 178 0.5 1000(乙腈：甲醇=9：1） 4 202 4 2000(乙腈） 4 202 4 2000(乙腈） 4 228 1 200(乙腈） 4 228 1 200(乙腈） 5 252 2 200(乙腈） 5 252 2 200(乙腈） 5 252 2 200(乙腈） 5 278 6 400(乙腈：甲醇：二氯甲烷=6：1：3） 6 276 12 200(乙腈：甲醇：二氯甲烷=6：1：3） 6 276 3 200(乙腈） 3、PAHs（多环芳烃）混合标准溶液[8]:(l)用乙睛稀释混合标准贮备液(溶剂:甲醇:

二氯甲烷=1:1;浓度:苊烯2000μg/mL，苊和萘1000μg/mL，苯并(b)萤蒽、苯并(a，b)萤蒽、苯并(g,h,i)北、萤蒽和芴200μg/mL，其余为100μg/mL 2.3实验步骤：

2.3.1、样品采集

在采集点用棕色玻璃瓶采集水样,在采样点采样盖好瓶塞时,样品瓶要完全注满,不留空气。将水样置于暗处冷藏, 并在24小时内进行萃取。（水样采集后，应及时萃取，未经萃取的样品放置不应超过数小时。萃取液应放在玻璃容器中，可在分析之前于冰箱内储存一个月。） 2.3.2、固相萃取小柱富集水样中PAHs

1、活化：依次将5ml的二氯甲烷、甲醇、水通过小柱,进行润湿活化,中间不允许填料抽干。

2、上样：在500ml水样中加入55ml甲醇,混匀,连接至固相萃取装置,以5～10ml/min的流速真空抽滤。抽滤完成后再用5 ml纯水洗涤，将真空调节至最大状态, 继续抽气干燥30 min。

3、洗脱：用12 mL二氯甲烷分三次(5mL+4mL+3mL)自然洗脱柱子,收集洗脱液,速度控制在每两秒钟一滴。再用二氯甲烷洗涤滤器2～3次,合并有机相,然后用60℃氮吹浓缩(不允许吹干),最后用乙腈溶液溶解残留物并定容至1mL上机检测。

2.3.3、多环芳烃的紫外吸收光谱

1、在不同紫外吸收波长时的PAHs测定：

对十六个PAHs的不同紫外吸收波长的测定有两种方法，第一种是：用紫外分光光度计扫描记录单个PAHs标准溶液的紫外吸收光谱；另外一种方法是：用20µL定量管

分别加1/100的PAHs混合原始标准溶液或单个PAHs标准贮备液配制的16个PAHs混合标准溶液于C18色谱柱上，甲醇——水作为流动相进行洗脱。该液相色谱仪将自动对标准样品进行在不同波长下各个PAHs紫外吸光光度的测定。

2、紫外吸光光谱图绘制和最大吸光度的选择：

按照表1中十六个多环芳烃的出峰顺序绘出每个峰的吸收光谱图，并根据各个吸光光谱图选出其最大吸光度。

2.3.4、色谱分离 1、分离条件：

流动相：甲醇：水=85：15； 流速： 0.8mL/min； 2、进样：

用微量注射器吸取20µL经萃取富集后的样品溶液与C18色谱柱上，并以甲醇——水作为流动相进行色谱分离及紫外吸收的测定。

2.3.5、数据处理 出峰顺序 萘 苊烯 苊 芴 菲 蒽 萤蒽 芘 苯并(a)蒽 屈 苯并（b）萤蒽 苯并（k）萤蒽 苯并(a)芘 二苯并(a,b)萤蒽 苯并(g,h,i)北 茚并(1,2,3-cd)芘

紫外吸光度 含量 峰高 峰面积 RSD% 参考文献：

12

高冠法,候一壮,王忠. 水中多环芳烃痕量富集技术进展[J]. 山东环境,1999,(3).

纪祥娟,孙文,尹延柏,. 硅橡胶萃取棒联用气相色谱分析水中多环芳烃[J]. 中国石油和化工标准与质量,2010,(6). 3

张建华,黄颖,陈晓秋,陈金花,李辉,陈国南,. 分散液-液微萃取-高效液相色谱法测定环境水样中的多环芳烃[J]. 色谱,2009,(6). 4

林瑶. 水中多环芳烃分离技术的进展[J]. 中国卫生检验杂志 , 2007,(04) . 5

刘菲,刘永刚.固相萃取—气相色谱测定地下水中多环芳烃的质量控制研究[J].有色矿冶,2004,20(1):51-55. 6

石璐,. 环境水样中痕量多环芳烃的分析研究进展[J]. 企业技术开发,2007,(10). 7

吴烈善,梁柳玲,邓超冰,廖平德,田艳,. 固相萃取富集水中痕量有机污染物的技术探讨[J]. 中国环境监测,2009,(4). 8

孙福生,季晓松,朱涛,王伟,吕亚萍. 固相萃取反相高效液相色谱测定水中16个多环芳烃(Ⅰ)——色谱柱和色谱分离条件的选择[J]. 苏州科技学院学报(工程技术版),2004,(4).