在线固相萃取富集反相液相色谱法测定水中的铅、镉、汞、银

在线固相萃取富集反相液相色谱法测定水中的铅、镉、汞、银 王　亮1 ,2 ,3 　胡秋芬3 　杨光宇3 　尹家元3 　袁倬斌 3 1 ,2 1 (中国科学技术大学研究生院应用化学研究所 ,北京 100039) 2 (中国科学院研究生院应用化学研究所 ,北京 100039) 　　3 (云南大学化学系 , 昆明 650091) 摘 　要 　研究了用色谱柱在线固相萃取富集 ,二极管矩阵检测器检测 ,反相液相色谱法测定水中铅、镉、汞和 银的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。水样中的铅、镉、汞和银用四2(对氨基苯基)2卟啉 (T4APP) 柱前衍生后 ,样品通过富集柱富集 ,然后 切换六通转换阀改变流向 ,用流动相反向洗脱让显色产物洗下并通过分析柱分离 ,用二极管矩阵检测器检测。 该方法用于测定水样中低含量的铅、镉、汞和银 ,结果令人满意。 关键词 　四2(对氨基苯基)2卟啉 (T4APP) ,反相液相色谱法 ,铅 ,镉 ,汞 ,银 ,在线固相萃取富集 　2003202224 收稿 ;2003210218 接受 本文系国家自然科学基金 (No. 29875027 ,No. 20175025) 、分析化学重点基金 (No. 20235010) 、电分析化学国家重点实验室基金和“十五”科 技攻关重大项目 (No. 2001BA210A04 中的第七课题)资助项目 1 　引　　言 目前用卟啉衍生 ,反相液相色谱法测定金属元素已有很多报道 1 ～5 。但是用四2(对氨基苯基)2卟 啉 (T4APP)柱前衍生 ,高效液相色谱同时测定 Pb、Cd、Hg 和 Ag 还未见报道。本实验研究了四2(对氨基苯 基)2卟啉 (T4APP)显色衍生 ,Waters Xterra 色谱柱在线固相萃取富集和分离 ,二极管矩阵检测器测定饮用 水中的 Pb、Cd、Hg 和 Ag 的方法。该方法采用样品先在富集柱上富集 ,再用流动相反方向洗脱 ,经分离 柱分离测定 ,大大提高了进样量 ,二极管矩阵检测器检测使各组分均可在最大波长下检测 ,达到最高灵 敏度 ,并可用二极管矩阵检测器作峰纯度分辨 ,提高了方法的可靠性 ;方法用于水中超低含量 Pb、Cd、Hg 和 Ag 的测定 ,取得满意结果。 2 　实验部分 2. 1 　仪器和试剂 在线富集装置由美国 Waters 公司高效液相色谱仪组成 (见图 1) ;分析柱为 Waters XterraTM RP18色谱 　图 1 　色谱柱在线富集装置 Fig. 1 　Instrument of on2line enrichment 1. Water 2690 Alliance 四元泵 (Waters 2690 Aliance quadripump) ; 2. 大体积进样器 (injector) ; 3. 六通转换阀 (six port switching value) ; 4. Water 515 泵 (waters 515 pump) ; 5. 富集柱 (enrichment column) ; 6. 分析柱 (analytical column) ; 7. Waters 996 检测器 ( Waters 996 detector) 。 柱 ( 5 μm , 3. 9 mm ×150 mm) , 富集柱为 Waters XterraTM RP18色谱柱 (5μm , 3. 9 mm ×20 mm) 。 Pb、Cd、Hg 和Ag 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 储备液 :1. 0 g/ L , 使用时稀 释成 0. 2 g/ L 标准工作液 ,稀释液当天使用 ; T4APP 四氢呋喃溶液 : 1. 0 ×10 - 4 mol/ L ;色谱纯四氢呋喃 (Fisher 公司生产) ;pH = 10 四氢吡咯2醋酸缓冲溶液 : 浓度为 0. 5 mol/ L ,pH = 10 ;四氢吡咯2醋酸缓冲溶液 : 浓度为 0. 05 mol/ L ;水为石英亚沸蒸馏水并用 Milli2 Q50(美国 Millipore 公司) 超纯水仪处理 ,电阻 ≥18 MΩ·cm ;其余试剂均为分析纯或以上级。 2. 2 　柱前衍生 准确取浓度为 0. 2 mg/ L Pb、Cd、Hg 和 Ag 混合标 液 0～15 mL 于 25 mL 棕色容量瓶中 ,加入 5. 0 mL 110 ×10 - 4 mol/ L T4APP 溶液 ,5 mL 0. 5 mol/ L pH 10 四氢吡咯2醋酸缓冲溶液 ,用水稀释到近刻度 ,于沸水浴中加热 10 min ,流水冷却 ,用四氢呋喃定容 ,待分 析用。 第 32 卷 2004 年 4 月 　　　　　　　　　　　　 分析化学 (FENXI HUAXUE) 　研究报告 Chinese Journal of Analytical Chemistry 　　　　　　　　　　　　 第 4 期 421～424 2. 3 　测定方法 分析步骤为 :富集时以 0. 05 mol/ L pH = 10 四氢吡咯2醋酸缓冲溶液为流动相输送样品 ,在大体积进 样器 (2)中注入 5 mL 样品 (显色液) ,打开 515 泵 ,让样品随流动相输送进入六通阀 d 口 ,从 c 口流出经富 集柱 ,然后经 f 口和 e 口流入废液接收瓶 ;洗脱时以四氢呋喃和 pH = 10 缓冲溶液为流动相梯度洗脱 ,流 动相由 Waters 2690 Alliance 四元泵输送 ,从六通阀 a 口进入 ,f 口流出 ,流经富集柱 ,反方向把富集柱上的 样品洗下 ,又从 c 口进入 ,b 口流出 ,流经分离柱分离后经过检测器进入废液接收瓶 ,并由二极管矩阵检 测器记录 350～600 nm 波长色谱图 ,样品富集和洗脱的流速均为 1. 0 mL/ min ;梯度变化为 :开始 40 % 四 氢呋喃 + 60 %缓冲溶液 ,20 min 线性递增到 80 % 四氢呋喃 + 20 %缓冲溶液。在该条件下标样和水样在 　图 2 　标样及水样色谱图 Fig. 2 　Chromatogram of standard and water sample 1. 水样 (water sample) ; 2. 标样 (standard sample) 。 450 nm 波长处色谱图见图 2。 3 　结果与讨论 3. 1 　卟啉试剂的选择和显色条件的优化 比较了 7 种卟啉类试剂 ,四2(对2甲基苯基)2卟 啉、四2(对2溴苯基)2卟啉、四2(对2氯苯基)2卟啉、四2 (对2甲氧基苯基)2卟啉、四2(对2氨基苯基)2卟啉、四2 (对2磺酸基苯基)2啉、四2(对2羟基苯基)2卟啉和与 Ag + 、Pb2 + 、Cd2 + 和 Hg2 +的显色反应和用作同时测定 上述 4 种重金属离子的柱前衍生试剂。实验表明 7 种卟啉在碱性条件下均能和 Ag + 、Pb2 + 、Cd2 + 和 Hg2 + 显色。但是四2(对2甲基苯基)2卟啉、四2(对2溴基苯 基)2卟啉、四2(对2氯苯基)2卟啉、四2(对2甲氧基苯 基)2卟啉的水溶性极差 ,显色反应不能在水介质中进 行 ,需在反应介质中加入相当量比例的有机溶剂助 溶 ,操作较为麻烦 ;四2(对2磺酸基苯基)2卟啉、四2(对2羟基苯基)2卟啉虽然能在水介质中与 Ag + 、Pb2 + 、 Cd2 +和 Hg2 + 显色 ,但是显色络合物在碱性条件下稳定 ,需用碱性流动相洗脱才能保持络合物在色谱分 离过程中不分解 ,在碱性条件下羟基和磺酸基极易电离 ,在反相柱上没有充分的保留 ,它们也不适合作 为银、铅、镉、汞的柱前衍生试剂。四2(对2氨基苯基)2卟啉 (T42APP)不仅具有一定的亲水性 ,在表面活性 剂存在下可在水介质中和 Ag + 、Pb2 + 、Cd2 + 及 Hg2 + 反应 ,络合物在碱性条件下在反相柱上有较好的保 留 ,最适合作为本实验条件下的柱前衍生试剂。因此 ,实验选择 T42APP 作为 Ag、Ni、Sn、Pb、Cd 和 Hg 的 柱前衍生试剂。 Pb、Cd、Hg 和 Ag 与 T4APP 在弱碱性条件下显色 ,随 pH升高显色反应加快 ,pH达 9. 0 左右时显色反 应趋于稳定 ,因此实验选用 0. 5 mol/ L pH = 10 四氢吡咯2醋酸缓冲控制显色酸度 ,用量在 5 mL 左右可把 pH控制在适宜范围 ,实验选用 5 mL。室温下 T4APP 与 Pb、Cd、Hg 和 Ag 的反应慢 ,加热可加快显色速 度 ,实验表明用沸水浴加热 10 min 左右 T4APP 与 Pb、Cd、Hg 和 Ag 可显色完全 ,故实验选用沸水浴加热 10 min。显色剂用量在 0. 5 mL 左右即可显色完全。但是 ,实际样品中除 Pb、Cd、Hg 和 Ag 外还有其它离 子也与 T4APP 反应要消耗试剂 ,所以显色剂需大大过量 ,因此实验选用 5. 0 mL。T4APP 与 Pb、Cd、Hg 和 Ag 生成的络合物见光易分解 ,因此显色液需避光保存 ,显色液至少可稳定 4h。 3. 2 　在线固相萃取富集和色谱条件选择 通过增加进样体积可提高液相色谱法的灵敏度 ,但进样体积过大 (超过 100 mL) 会使色谱峰变宽而 降低分离度。为实现通过大体积进样以提高液相色谱法的灵敏度 ,实验采用色谱柱在线固相萃取富集 的方法 ,即大体积的样品先流经富集柱并富集在柱顶端 ,用流动相反方向洗脱后在再流经分离柱分离 , 这样可实现大体积进样而不使色谱峰型变宽。常规的在线富集一般用泵直接输送样品通过富集柱 ,但 是由于泵的死体积大 ,样品易在泵及管道内上残留 ,进样体积很难准确控制 ,且操作麻烦 ,因此 ,设计了 样品先注入大体积进样器内 ,再用流动相输送通过富集柱的方法 ,该方法可准确控制进样体积 ,且操作 224　　 分 析 化 学 第 32 卷 更为方便。由于 T4APP 金属离子络合物具有一定疏水性 ,因此 ,用洗脱能力弱的流动相输送通过富集柱 时能保留在富集柱上而不被洗脱。实验表明 :用 pH = 10 四氢吡咯2醋酸缓冲溶液为流动相输送样品通 过富集柱时样品能完全保留在富集柱上 ,因此 ,实验选用该溶液为流动相输送样品。由于 T4APP 与 Pb、 Cd、Hg 和 Ag 生成的络合物在弱碱性条件下才稳定 ,流动相的 pH需控制在 8. 5 以上 ,所以实验选用四氢 呋喃和 pH = 10 四氢吡咯2醋酸缓冲溶液为流动相。实验表明 :梯度洗脱具有好的分离效果 ,因此 ,实验 选用梯度洗脱 ,按开始 40 %四氢呋喃 + 60 %缓冲液 ,20 min 线性递增到 80 %四氢呋喃 + 20 %缓冲的梯度 条件可使 Pb、Cd、Hg 和 Ag 的络合物与其它元素的络合物完全分离。与直接进样相比 ,本方法的进样量 可达 5 mL ,而且色谱峰没有明显变宽 ,进样体积增加了近 3 个数量级。 3. 3 　峰检测及检测波长的选择 样品中 Pb、Cd、Hg 和 Ag 络合物的色谱峰均由其保留时间及二极管矩阵检测器所记录各峰的光谱 图与标样对照确定 ,并作了峰纯度分辨 ,证明 Pb、Cd、Hg 和 Ag 络合物的色谱峰均达到完全分离。由二 极管矩阵检测器所记录光谱图可知 :Cd2T4APP 络合物最大吸收波长为 438 nm ,Pb2T4APP 络合物最大吸 收波长为 464 nm ,Hg2T4APP 络合物最大吸收波长为 449 nm ,Ag2T4APP 络合物最大吸收波长为 435 nm。 为了达到最佳灵敏度 ,各组分均用最大吸收波长处的色谱图的峰面积定量。 3. 4 　干扰实验 在弱碱性条件下 ,除 Pb2 + 、Cd2 + 、Ag + 和 Hg2 + 外 ,其他过渡元素 Cu2 + 、Pd2 + 、Ni2 + 、Co2 + 、Fe3 + 、Mn2 + 和 Zn2 + 也与 T4APP 生成络合物 ,因此我们做了干扰实验 ,对于 0. 1μg 的 Cd2 + 、Hg2 + 、Pb2 + 、Ag + 加入 10 倍的上述离子未发现 Cd2 + 、Hg2 + 、Ag +和 Pb2 + 络合物的色谱峰峰面积有显著变化 ,说明上述离子的络合 物出峰时间不与 Cd2 + 、Hg2 + 、Ag + 和 Pb2 + 络合物的出峰时间重叠 ,不干扰测定。 3. 5 　工作曲线及检出限 用峰面积定量法得工作曲线 ,结果见表 1。进样量为 5 mL 时 ,根据信噪比 S/ N = 3 ,算得各组分的 检出限 ,结果见表 1。表中 A 为峰面积 , C 单位为μg/ L。 表 1 　回归方程、相关系数及检出限 Table 1 　Regression equation , correlation coefficient and detection limit 组分 Component 回归方程 Regression equation 线性范围 Linear range (μg/ L) 相关系数 Correlation coefficient 检出限 Detection limit (ng/ L) Cd2T4APP A = 3. 864 ×105 C + 126 0. 02～120 r = 0. 9989 3. 0 Pb2T4APP A = 2. 263 ×105 C + 108 0. 025～120 r = 0. 9992 4. 0 Hg2T4APP A = 2. 102 ×105 C + 213 0. 030～120 r = 0. 9993 4. 0 Ag2T4APP A = 1. 567 ×105 C + 145 0. 032～120 r = 0. 9992 5. 0 T4APP : (42aminophenyl)2porphine 3. 6 　样品分析及结果 自来水、河水、废水、纯净水和井水等样品用硝酸调 pH到 1 ,用 0. 45μm 的滤膜过滤后按 2. 2 和 2. 3 的操作测定 ,结果见表 2 (进样量为 5 mL) 。 表 2 　样品分析及结果 (μg/ L) Table 2 　Analytical results of sample (μg/ L) 元素 Element 样品 Samples (μg/ L) 自来水 Tap water 河水 River water 工厂污水 Plant effluents 废水 Waste water 纯净水 Pure water 井水 Well water RSD ( % , n = 5) Recovery ( % , n = 5) Added 0. 2μg metal ions Ag 8. 26 12. 3 16. 8 106 2. 45 5. 22 1. 9～3. 2 92～106 Cd 4. 84 5. 12 43. 5 85. 2 2. 38 2. 16 2. 3～3. 1 94～107 Pb 11. 2 18. 3 105 68. 3 6. 82 6. 67 2. 2～3. 6 93～106 Hg 2. 65 5. 23 16. 6 28. 3 1. 26 1. 32 1. 8～2. 9 95～105 References 1 　Yuan Youxian(袁有宪) . Chinese J . Anal . Chem . (分析化学) ,1990 ,18 (1) :87～96 324第 4 期 王 　亮等 :在线固相萃取富集反相液相色谱法测定水中的铅、镉、汞、银 　　 2 　Xu Xuejun(徐学军) ,Zhang Huashan(张华山) ,Zhang Chuanyou(张传铀) ,Cheng Jieke (程介克) . Chemical Journal of Chinese Universities (高等学校化学学报) , 1990 , 11 (9) :945～951 3 　Hu Qiufen , Yang Guangyu , Yin Jiayuan , Yao Yun. Talanta , 2002 , 57 (4) : 751～756 4 　Huang Zhangjie , Yang Guangyu , Hu Qiufen , Yin Jiayuan. Anal . Sci . , 2003 , 19 (2) : 255～258 5 　Cheng Xiuhua(陈秀华) ,Zhu Yan (朱 　岩) , Yang Jianjun (杨建军) . Chinese J . Anal . Chem. (分析化学) , 2000 ,28 (10) : 1260～1262 6 　Edited by Chinese Environment Protection Agency(国家环保局编) . Analysis Method for Monitoring Water and Waste Water(水和 废水监测分析方法) . Third Edition (第三版) . Beijing (北京) : Environmental Science Press in China(中国环境监测出版 社) , 1989 On2line Solid Phase Extraction2 Reverse Phase Liquid Chromatographic Determination of Lead , Cadmium , Silver and Mercury in Water Wang Liang1 ,2 ,3 , Hu Qiufen3 , Yang Guangyu3 , Yin Jiayuan3 , Yuan Zhuobin3 1 ,2 1 ( Institute of Applied Chemistry , University of Science and Technology of China , Beijing 100039) 2 ( Institute of Applied Chemistry , Graduate School of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100039) 3 ( Department of Chemistry , Yunnan University , Kunming 650091) Abstract 　A new method for the on2line solid phase extraction followed by high performance liquid chromatographic determination of lead , cadmium and mercury were studied. Lead , cadmium and mercury was pre2column derived by (42aminophenyl)2porphine (T4APP) . These chelates can be extracted by Waters XterraTM RP18 (3. 9 mm ×20 mm) chromatogram column and eluted by tetrahydrofuran and pH = 10 pyrrolidine2acetic acid buffer solution as mobile phase in reverse direction at a flow rate of 1. 0 mL/ min , then separated on a Waters XterraTM RP18 chromatogram column (5μm , 3. 9 mm ×150 mm) and monitored by photodiode array detector. This method can be applied to the determination of microamount of lead , cadmium , silver and mercury in water with satisfactory results. Keywords 　(42Aminophenyl)2porphine , reverse phase liquid chromatography , lead , cadmium , mercury , silver , on2line solid phase extraction (Received 24 February 2003 ; accepted 18 October 2003) 《化学修饰电极》修订版问世 　　《化学修饰电极》一书于 1995 年出版以来 ,受到相关领域广大读者的欢迎。随着 21 世纪科技的迅猛发展 ,如超分子 化学、分子自组装和纳米诸多新技术等引入化学修饰电极领域 ,很大地推进其研究迈向更高水平 ,紧密与仿生、微型化相 联 ,其研究和应用意义重大。结合国际上的发展趋势和电分析化学国家重点实验室的研究实践 ,出版了《化学修饰电极》 修订版。 《化学修饰电极》修订版增加了“分子自组有序膜”一章 ,重点论述了分子自组装的基本原理和实验方法 ,不同基底电 极上单层膜、多层膜、双层磷脂膜以及纳米有序膜的制备、表征及应用。该书反映了化学修饰电极领域的研究前沿 ,具创 新性和代表性。 《化学修饰电极》修订版作为《中国科学院研究生教学丛书》,可供从事分析化学、物理化学、电分析化学及相关边缘 学科工作者研究和教学参考。 《化学修饰电极》修订版于 2003 年 2 月由科学出版社 (北京市东黄城根北街 16 号 邮编 100717)出版 ,共一百万字 ,订 价 62 元。 424　　 分 析 化 学 第 32 卷