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液相微萃取气质联用法在增塑剂测定中的应用和对比

点击次数:1437 发布时间:2016-07-15

1引言 
  增塑剂邻苯二甲酸酯类(Phthalic acid esters, PAEs)含有雌激素成分,危害人体健康[1],多国将邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl phthalate,DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(Diethyl phthalate,DEP)、邻苯二甲酸二正丁酯(Dibutyl phthalate,DBP)以及邻苯二甲酸丁基卞基酯(Butyl benzyl phthalate,BBP)等常用的PAEs列入优先污染物名单。虽然食品中禁止含有PAEs,但近年来不断发现一些不法商家制售的饮料产品以及食品添加剂,如“起云剂”等, 含有PAEs类塑化剂,因此对于饮用水及饮料中微量PAEs类化合物的准确检测引起了人们的密切关注。 
  PAEs检测常用GC [3,4]和HPLC[5],但浓度很低时需要进行预富集。常用的方法包括液液萃取[6]、固相萃取[3]以及固相微萃取[7,8]等,这些前处理方法通常存在操作繁琐、耗时长或萃取头寿命短、成本高、容易产生过饱和现象等缺点。液相微萃取(Liquidphase microextraction,LPME)利用悬挂于微量进样器针尖上的有机溶剂微滴进行萃取[6,8,9],具有溶剂用量少、灵敏度高、操作简捷、环境友好以及廉价等优点,特别适合于环境样品中痕量、超痕量污染物的测定[10~12]。LPME分为顶空、直接浸入和中空纤维膜等多种萃取模式。采用不同的LPME萃取模式对食品或水中的PAEs进行分析已有报道[13~15],但均未对不同的LPME进行过系统地整理和比较。本研究以PAEs为分析物,分别对静态直接浸入液相微萃取(Static directimmersed liquidphase microextraction,SDILPME)、动态直接浸入液相微萃取(Dynamic directimmersed liquidphase microextraction,DDILPME)和中空纤维膜液相微萃取(Hollow fiber liquidphase microextraction,HFLPME)的萃取条件进行优化,并将3种萃取模式分别与GCMS联用,对实际饮品中的PAEs进行检测,在操作难易、分析耗时、富集倍数和方法精密度方面进行了比较。 
  2实验部分 
  2.1仪器与试剂 
  Agilent 6890N气相色谱仪,配Agilent 5975型质谱检测器; HP毛细管柱(30.0 m × 250 μm × 0.25 μm); 10 μL 微量斜口/锥口进样针(瑞士Hamilton公司); DMP, DEP, DBP 和BBP(美国 Alfa Aesar公司); 用10 mL 甲醇溶解DMP, DEP, DBP, BBP,配制成浓度均为1000 mg/L的溶液作为储备液,置冰箱冷藏备用。 
  2.2GCMS条件 
  进样口温度250 ℃;载气为高纯氦气,流速1.0 mL /min;进样量1.5 μL,以分流比10∶1进样。程序升温:初始温度100 ℃,保持2 min后,以15 ℃/min升至250 ℃,保持5 min。电离能量70 eV;溶剂延迟5 min;质谱源温度230 ℃;离子模式(SIM)扫描。 
  2.3实验方法 
  2.3.1静态直接浸入液相微萃取准确量取待测溶液,室温下以500 r/min搅拌。用10 μL斜口进样针吸取2 μL有机溶剂,快速扎入用硅橡胶片封口的样品瓶,保持针尖于液面下约7 mm处,挤出针内溶剂,使2 μL有机溶剂悬挂于针尖上,萃取40 min,然后抽回液滴(勿带入水),按1.5 μL进样体积挤出多余溶剂,注入GCMS进行分析。 
  2.3.2动态直接浸入液相微萃取准确量取待测溶液,室温下以400 r/min搅拌。用10 μL斜口进样针吸取2 μL有机溶剂,快速扎入用硅橡胶片封口的样品瓶,保持针尖于液面下约7 mm处,挤出针内溶剂,使2 μL有机溶剂悬挂于针尖上,以1次/min抽打活塞25次,后抽回液滴(勿带入水),按1.5 μL进样体积挤出多余溶剂,注入GCMS进行分析。 
  2.3.3中空纤维膜液相微萃取 准确量取待测溶液加入插有中空纤维膜的瓶中,并向膜内注入20 μL正辛醇。以800 r/min搅拌萃取30 min后,取出中空膜,从中抽取2μL萃取液,注入GCMS进行分析。 
  3结果与讨论 
  3.1各萃取模式的条件优化 
  3.1.1静态直接浸入液相微萃取条件的优化 
  分别考察二氯甲烷、环己烷、四氯化碳、甲苯和正己烷等溶剂的萃取效率,结果如图1所示。甲苯环己烷(3∶1, V/V)为溶剂对所有分析物具有全面的萃取效果和较小的溶剂损失,因此选择该溶剂作为佳萃取溶剂。通过优化搅拌速率,确定佳转速为500 r/min。 另外, 从图2可见,在0~40 min范围内,萃取效率随萃取时间延长而增加,40 min时萃取基本达到平衡, 40 min后,由于溶剂的损失,萃取量反而有所降低。综上,SDILPME法测定PAEs的佳条件为: 2.0 μL 甲苯环己烷(3∶1, V/V)混合溶剂微滴,在500 r/min转速下静态萃取40 min。 3.1.2动态直接浸入液相微萃取条件的优化分别考察甲苯、环己烷、四氯化碳和甲苯环己烷(3∶1, V/V)混合溶剂的萃取效果,结果如图3所示。甲苯对4种目标物有较全面的萃取效果和较好的富集系数。当转速小于400 r/min时,萃取效率随转速增加而增大;转速太高会导致液滴不稳定及萃取效果降低,因此佳转速选择400 r/min。此外,对活塞抽打速率的研究表明,抽动时间间隔为1min时萃取效果佳。保持1次/min的活塞抽动速率,考察萃取时间对萃取效果的影响,结果如图4所示,在25 min以前,萃取效率随萃取时间延长而增高,因此,佳萃取时间选择25 min 。综上,DDILPME法PAEs的优条件为:2.0 μL甲苯微滴,在400 r/min转速下,于样品溶液中以1次/min的活塞抽打速率,共抽打萃取25次。 
  3.1.3中空纤维膜液相微萃取条件优化分别考察二氯甲烷、甲苯、环己烷、四氯化碳及辛醇的萃取效率。结果表明,萃取20 min后,除辛醇外,其它溶剂由于损失太大,无法满足萃取要求,这可能与纤维膜的孔径较大以及溶剂在水中的溶解度较大等原因有关,因此,[TS(][HT5”SS]图4萃取时间对动态直接浸入液相微萃取效率的影响 
  Fig.4Effect of extraction time on the extraction efficiency of dynamic directimmersed liquidphase microextraction 
  1. DMP; 2. DEP; 3. DBP; 4. BBP.[HT5][TS)]选择辛醇作为萃取剂。在10~50 min范围内,萃取效率随着萃取时间的延长而提高,但各分析物均未达到平衡。考虑到分析时间不宜太长,萃取时间控制为30 min,以确保方法具有较好的重现性。当转速为800 r/min时,所有分析物都有较好的萃取效率,所以,HFLPME法萃取PAEs的优条件为:20 μL辛醇注入中空纤维膜中,在转速为800 r/min的条件下,于样品溶液中萃取30 min。 
  3.2各萃取模式测定PAEs的线性范围和精密度 
  分别配制DMP, DEP, DBP和BBP质量浓度为0.100, 0.500, 1.00, 5.00, 10.0, 50.0, 100, 500和1000 μg/L 的混合标准溶液,在各萃取模式的佳条件下测定目标物的线性范围。静态直接浸入法和中空纤维膜法以含各目标物50.0 μg/L水样的测定结果,计算富集倍数和相对标准偏差(RSD, n=5);动态直接浸入法以含各目标物10.0 μg/L水样的测定结果,计算富集倍数和相对标准偏差(RSD, n=5)。由表1可知,SDILPME, DDILPME和HFLPME方法测得上述4种PAEs的线性工作范围及相对标准偏差(RSD)分别为0.50~500 μg/L (3.01%~13.7%), 0.100~10.0 μg/L (17.3%~23.1%) 及0.100~100.0 μg/L(8.10%~15.5%)。 
  3.3实际样品测定和回收率 
  将样品超声脱气后, 分别用3种液相微萃取方法测定某品牌运动功能型饮料、可乐以及纯净水中4种PAEs含量。 向样品中添加浓度均为10.0 μg/L 的目标物标准溶液,每个样品平行测定5次,计算回收率。结果表明, 3种方法均可成功用于不同实际样品的测定。在可乐以及纯净水样品中只有DBP能够测出,用SDILPME, DDILPME和HFLPME方法测得的可乐中DBP含量分别为0.995, 1.66与0.691 μg/L; 纯净水中DBP含量分别为1.22, 1.81与0.890 μg/L;而在选定的运动功能型饮料中, 3种方法均能够测出DEP, DBP及BBP,其测定结果列于表2。 平均样品回收率分别为89.5%~115.2%, 70.6%~91.0% 及91.5%~112.8%。 
  3.43种液相微萃取方法的比较 
  SDILPME, DDILPME及HFLPME法均能与GCMS联用对饮料中的PAEs进行分析,并各有*的优势。DDILPME所用时间(25 min)短,线性工作范围为0.10~10.0 μg/L,检测下限较低,适于低含量PAEs的测定,但是由于采用手动抽打,操作相对繁琐,相对标准偏差是3种模式里差的一种(RSD,17.3%~23.1%)。而SDILPME减少了萃取过程中的人为干扰,因此相对标准偏差相对较低(3.0%~13.7%);由于采用的是萃取平衡时间,富集倍数较高; 线性工作范围较宽(0.50~500 μg/L),适合高浓度PAEs的直接测定。HFLPME的线性工作范围(0.10~100 μg/L)及相对标准偏差介于SDILPME和DDILPME之间(8.10%~15.5%),但由于使用了膜保护,相对于直接液相微萃取具有更大的适用范围,能够分析更多复杂样品,并且避免了直接液相微萃取悬滴易飘落的缺点,但需使用尚未商品化的特殊高分子多孔纤维膜。3种液相微萃取方法都能应用于实际饮料样品中PAEs的测定,其中SDILPME方法与HFLPME的平均样品回收率较高,分别为89.5%~115.2%及91.5~112.8%, 而DDILPME法由于试样扰动较大,样品回收率(70.6%~91.0%)在3种方法中差。通过进一步改进DDILPME法的操作,实现程序控制自动抽打模式,可望提高方法的精密度和回收率。 

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