液液萃取-液相色譜法測廢水中的氯酚
中國污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間:2014-11-23 10:00:46
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氯酚類物質(zhì)由于被廣泛用作木材防腐劑、防銹劑、殺菌劑和殺蟲劑等,因而廣泛分布于環(huán)境中;近來在廢棄物、污泥、沉積物、土壤、地下水、地表水及雨水中均已檢測到氯酚類物質(zhì)。2,4-二氯酚(DCP)、2,4,6-三氯酚(TCP)、五氯酚(PCP)等氯酚類化合物毒性高,污染面廣,已被列入我國水體優(yōu)先控制的污染物名單中。我國地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)都將氯酚類物質(zhì)列入控制范圍,F(xiàn)行GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定DCP、TCP 和PCP 的排放質(zhì)量濃度一級標(biāo)準(zhǔn)限值分別為0.6、0.6 和5.0 mg/L;GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定DCP、TCP 和PCP 的最高允許排放質(zhì)量濃度分別為0.6、0.6 和0.5 mg/L。
氯酚類物質(zhì)的監(jiān)測方法主要有氣相色譜法和液固萃。合嗌V法。氣相色譜法測定氯酚一般需衍生,過程復(fù)雜,而液固萃取-液相色譜法對樣品前處理設(shè)備要求較高,投入較大。本研究建立了液液萃。合嗌V法同時(shí)測定這3 種物質(zhì)的分析方法,滿足了廢水中氯酚的監(jiān)測要求,且方法簡單、準(zhǔn)確,具有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
1 試驗(yàn)部分
1.1 方法原理
氯酚具有酸性,隨著苯環(huán)上取代的氯原子數(shù)目的增加,氯酚的酸性增強(qiáng),DCP、TCP、PCP 的pKa值分別為7.89、5.99 和4.70。水環(huán)境中的氯酚一般以其共軛堿的形式存在,通過調(diào)節(jié)pH 值至2~ 3,使組分以氯酚的形式存在,用二氯甲烷萃取;再用0.5 mol/L K2CO3反萃取,使氯酚轉(zhuǎn)化為氯酚鹽進(jìn)入堿性水溶液中,用具有紫外檢測器的液相色譜分析測定。通過多級萃取和反萃取,使組分得到富集,提高方法的檢測限;利用萃取和反萃取,可使部分干擾的有機(jī)物被除去,提高了方法的選擇性。
1.2 儀器和試劑
Agilent 1100 高效液相色譜,自動(dòng)進(jìn)樣器、可變波長紫外檢測器;Eclipse plus C18 色譜柱,5μm,4.6 mm× 150 mm;NaCl:優(yōu)級純,400 ℃下加熱6 h 后自然冷卻,保存在磨口瓶中;二氯甲烷:藥殘級;K2CO3:優(yōu)級純;氯酚標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì):DCP、TCP、PCP 質(zhì)量濃度均為1.00 mg/mL,購自中國計(jì)量科學(xué)研究院。
1.3 分析方法
(1)樣品保存。待測物氯酚類化合物不穩(wěn)定,采樣時(shí)使用棕色玻璃瓶,水樣用硫酸酸化至pH 值為2~ 3,放在暗處,4 ℃下保存,保存時(shí)間不超過24 h。
(2)液液萃取條件。取均勻水樣250 mL,置于500 mL 分液漏斗中加入10 g NaCl,用20 mL 二氯甲烷分2次萃取,合并有機(jī)相,再用10 mL 濃度為0.5 mol/L K2CO3溶液分2次提取二氯甲烷,合并水相并定容至10 mL,HPLC 分析。
(3)色譜條件。色譜柱:Eclipse plus C18 柱,5 μm,4.6 mm× 150 mm;流動(dòng)相:A:H2O(含1%乙酸),B:甲醇(含1%乙酸);進(jìn)樣量:10 μL;梯度洗脫和波長變換程序見表1。
2 結(jié)果與討論
2.1 色譜條件的選擇
(1)波長的選擇。DCP 和TCP 的特征波長為295 nm,PCP 的特征波長為305 nm,所以選擇在DCP 和TCP 出峰時(shí)波長為295 nm,在PCP 出峰時(shí)波長為305 nm 的波長變換程序。
(2)流動(dòng)相的選擇。向甲醇-水流動(dòng)相中加入1%的乙酸可使以氯酚鹽存在的樣品轉(zhuǎn)化為氯酚,同時(shí)抑制氯酚的離子化,獲得較好的峰形。
(3)梯度洗脫的選擇。通過改變流動(dòng)相的組成,調(diào)節(jié)它的極性,使每個(gè)流出的酚類化合物都有適合的容量因子,結(jié)構(gòu)簡單的先出峰,結(jié)構(gòu)復(fù)雜的后出峰,避免對DCP、TCP 和PCP 的干擾。試驗(yàn)結(jié)果表明,選用表1 的梯度洗脫和波長變換程序能使3 種氯酚都以適用的分離度得到選擇性分離。
2.2 萃取溶劑對萃取效果的影響
取DCP、TCP 和PCP 的質(zhì)量濃度均為0.08mg/L 的加標(biāo)樣品,用20 mL 的乙醚、正已烷和二氯甲烷分2次萃取,在其它條件相同的情況下,考察3 種溶劑對萃取效果的影響。3 種氯酚的平均回收率(3次重復(fù)試驗(yàn)的平均測定值)見表2。從表2可以看出,使用二氯甲烷萃取時(shí)效果最好。
2.3 NaCl 投加量對萃取效果的影響
向液液萃取體系加入一定量的無機(jī)鹽可以降低水分子活度,降低被萃取物質(zhì)與水的結(jié)合能力,從而提高萃取效率。NaCl 的投加量與氯酚回收率的影響關(guān)系見表3。從表3 可以看出,NaCl 的投加明顯提高了3 種氯酚的萃取效率。當(dāng)NaCl 的投加量增加到10 g以上時(shí),3 種氯酚的回收率趨于平穩(wěn),故確定NaCl 的最佳投加量為10 g。同時(shí),水樣經(jīng)硫酸酸化并加NaCl 處理,且二氯甲烷分2次萃取已經(jīng)減輕了乳化現(xiàn)象,再將乳化部分轉(zhuǎn)移至清潔的分液漏斗減壓并用玻璃棒攪拌,取得了較理想的破乳效果。
2.4 K2CO3 濃度對萃取效果的影響
采用濃度分別為0.1、0.3、0.5 和1.0 mol/L 的K2CO3溶液進(jìn)行回收率試驗(yàn),結(jié)果見表4。從表4可以看出,K2CO3濃度為0.5 mol/L 時(shí),萃取效果趨于穩(wěn)定,故最終選擇K2CO3的濃度為0.5 mol/L。
2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限
將氯酚混合標(biāo)準(zhǔn)溶液用0.5 mol/L 的K2CO3溶液稀釋成1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 mg/L 的系列,采用上述色譜條件,進(jìn)樣10 μL,DCP、TCP、PCP的出峰時(shí)間依次為11.98、14.14、17.90 min。
3 種氯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜見圖1。
分別以3 種氯酚的濃度為橫坐標(biāo),以峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,線性關(guān)系良好,3 種氯酚的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程見表5。
以信噪比S/N = 3,樣品濃縮25 倍計(jì)算方法定性檢出限,DCP、TCP、PCP 的檢出限分別為3.0、2.6 和3.7 μg/L。以信噪比S/N = 10,樣品濃縮25倍計(jì)算方法定量檢測限,DCP、TCP、PCP 的檢測限分別為10.0、8.4 和12.0 μg/L。
2.6 準(zhǔn)確度和精密度
在已知的模擬廢水中,分別加入不同已知量的標(biāo)準(zhǔn)混合溶液配成3 個(gè)已知樣品溶液,在相同的操作條件下定量分析,計(jì)算樣品的回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),每個(gè)樣品混合溶液重復(fù)測定7次,結(jié)果見表6。
采用上述方法廢水中氯酚的回收率為88.4%~106%,測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.67%~4.55%。
2.7 實(shí)際廢水樣品的測定
取某污水處理廠進(jìn)水和出水樣品,用液液萃。合嗌V法測定DCP、TCP 和PCP 濃度,同時(shí)按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)固相萃。合嗌V法對相同樣品進(jìn)行測定,各重復(fù)測定7次,結(jié)果見表7。
由表7 可以看出,用2 種不同方法測定進(jìn)水和出水樣品中DCP 和TCP 的濃度,得到的結(jié)果是一致的。PCP 的測定結(jié)果用t 檢驗(yàn)法計(jì)算可得,進(jìn)水和出水樣品2 組測定結(jié)果平均值的t 值分別為1.55和1.48,均小于t(0.05,12)= 2.18,說明2 種方法測定結(jié)果的平均值不存在顯著性差異。
3 結(jié)論
采用液液萃。合嗌V法檢測廢水中的氯酚,所需的樣品前處理設(shè)備少,操作簡單。檢測0.08~0.40 mg/L 系列的3 種氯酚混合溶液,測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于4.55%,回收率為88.4%~106%,方法檢出限小于3.7 μg/L,適用于廢水中DCP、TCP、PCP 的檢測分析。