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摘要:本应用介绍利用Mars-400 Plus便携式气相色谱-质谱联用仪检测水中8种酚类物质的现场解决方案,该方案采用固相微萃取法对样品进行预处理。得益于Mars-400 Plus先进的快速色谱分析技术,本文建立了一种快速监测水质酚类物质的监测方法,该方法在7min内可完成8种酚类物质的分离。
关键词:Mars-400 Plus,固相微萃取(SPME),水中酚类
简介
酚类化合物具有致癌、致畸、致突变的潜在毒性, 因此已被列入环境中优先监测的有机污染物。我国水中优先控制污染物黑名单68项中有6项是酚类化合物。测定水中挥发酚的分析方法较多,如42氨基安替比林分光光度法(GB7490-1987)、溴化容量法、气相色谱法、液相色谱法等。
本文采用固相微萃取/气相色谱-质谱法测定水中8种酚类化合物。该法用于环境水样、饮用水中酚类化合物的测定,结果令人满意。
仪器配置
仪器:Mars-400 Plus便携式气相色谱-质谱联用仪
色谱柱:DB-5ms LTM(5 m×0.1 mm ×0.4 μm)色谱柱
测量附件:SPME手柄与萃取纤维(PA,85 μm,24 ga)购自Supecol
其它设备:加热电磁搅拌器、pH计、快速混匀器
试剂:水来自MilliQ系统(Milford,Mass,USA)不含有机挥发物,丙酮、甲醇(HPLC级)
标准品:含8种酚类物质的标准品(溶于甲醇),购自Supelco,样品组分及浓度信息见表4(参考EPA528)
表1 SPME萃取条件
项目 |
参数 |
萃取方式 |
顶空萃取 |
萃取时间 |
10 min |
萃取温度 |
50 ℃ |
搅拌速度 |
940 r/min |
表2 色谱条件
项目 |
参数 |
---|---|
LTM色谱柱升温程序 |
50 ℃保持0.5 min,以20 ℃/min的速率升温至100 ℃,然后以30 ℃/min的速率升温至250 ℃,保持0.5 min |
进样口温度 |
220 ℃ |
传输线温度 |
250 ℃ |
色谱状态 |
溶剂延迟:2 min;正向吹扫:8 min |
柱流量 |
0.3 mL/min(恒流模式) |
分流比 |
10:1 |
表3 质谱条件
项目 |
参数 |
质谱扫描范围 |
45-400 amu |
数据采集模式 |
FullScan |
气质接口温度 |
250 ℃ |
离子阱温度 |
80 ℃ |
标准溶液的配制
标准储备液:标准品中各组分浓度不等,其中5种浓度为500 μg/mL(包括苯酚),1种组分浓度为1500 μg/mL,2种组分浓度为2500 μg/mL,为简化表述,以苯酚浓度来代表该标准品浓度。将浓度为500 μg/mL(以苯酚代表)的标准品用甲醇配制成浓度为50 μg/mL的标准储备液,转移到安瓿瓶中储存,备用,溶液需储存在6 ℃以下,但避免结冰。
待测溶液:取10 μL标准储备液,加入到含有20 mL自来水的顶空瓶中,制成浓度为25 ng/L的溶液,将该溶液利用6 mol/L盐酸调节至pH < 2,备用。
表4 8种酚类物质标样
编号 |
化合物名称 |
定量离子 |
浓度(μg/mL) |
---|---|---|---|
1 |
苯酚 |
94 |
500 |
2 |
2-氯苯酚 |
128 |
500 |
3 |
2-硝基苯酚 |
139 |
500 |
4 |
2,4-二甲基苯酚 |
107 |
500 |
5 |
2,4-二氯苯酚 |
162 |
500 |
6 |
4-氯-3-甲酚 |
142 |
2500 |
7 |
2,4,6-三氯苯酚 |
97 |
1500 |
8 |
五氯苯酚 |
266 |
2500 |
结果/讨论
快速分离效果
由于采取了快速色谱技术,使得Mars-400 Plus的分析时间相仅为常规色谱分析的1/5。图1是总浓度为25 ng/L水中酚类混标溶液用SPME-FGC-MS检测的TIC色谱图,在7 min内,8种目标化合物全部检出,并获得了良好的分离。由于采用了LTM技术,可实现快速加热和冷却,在环境温度25 ℃时,色谱柱从220 ℃冷却到50 ℃时只需要约2 min,进一步缩短了整个分析流程时间。
图1 25 ng/L 11种水中酚类物质的TIC图
定性分析结果
样品定性定量分析参考EPA528和EPA8270方法,定性分析采用相对保留时间和质谱库检索比较两种方式。
通过在NIST库中检索,可以对每个峰进行定性分析,分析结果见表5所示。各个物质都能够被检索出来,与标准谱图库对照见附录,可以对被分析物准确定性。
表5 定性分析结果
序号 |
名称 |
定量离子 |
保留时间(min) |
化学分子式 |
---|---|---|---|---|
1 |
苯酚 |
94 |
2.092 |
C6H6O |
2 |
2-氯苯酚 |
128 |
2.192 |
C6H5ClO |
3 |
2-硝基苯酚 |
139 |
3.350 |
C6H5NO3 |
4 |
2,4-二甲基苯酚 |
107 |
3.405 |
C8H10O |
5 |
2,4-二氯苯酚 |
162 |
3.571 |
C6H4Cl2O |
6 |
4-氯-3-甲酚 |
142 |
4.188 |
C7H7ClO |
7 |
2,4,6-三氯苯酚 |
97 |
4.532 |
C6H3Cl3O |
8 |
五氯苯酚 |
266 |
6.148 |
C6HCl5O |
结论
应用结果表明,手动固相微萃取技术(SPME)与Mars-400 Plus快速色谱-质谱联用仪(FGC-MS)组合使用可以为水中酚类物质的检测提供一种实用的分析方法。该方法具有操作简单,分析速度快,不需要复杂前处理设备等特点,尤其适合于现场应急检测。
参考标准及文献
EPA8270C Semivolatile organic compounds by Gas Chromatography-mass spectrometry (GC-MS)。
EPA528 Determination of phenols in drinking water by solid phase extraction and GC/MS