守护碧水清源!英国365集团官网气相色谱测定水质中酚类化合物

方案概述

前言:

环境中的酚污染主要指酚类化合物对水体的污染,含酚废水是当今世界上危害大、污染范围广的工业废水之一,是环境中水污染的重要来源。在许多工业领域诸如煤气、焦化、炼油、冶金、机械制造、玻璃、石油化工、木材纤维、化学有机合成工业、塑料、医药、农药、油漆等工业排出的废水中均含有酚。这些废水若不经过处理,直接排放、灌溉农田则可污染大气、水、土壤和食品。

本篇文章参考了《水质酚类化合物的测定液液萃取/气相色谱法》(HJ 676-2013),采用英国365集团官网气相色谱仪GC6100配置FID检测器搭配ALS6100液体自动进样器,对水质酚类化合物进行检测。

关键词:酚类化合物;气相色谱仪;FID检测器;水质。

 

1.实验方法

1.1 仪器配置

英国365集团官网GC6100气相色谱仪

 

表1气相色谱系统配置清单

序号

名称

数量

1

GC6100气相色谱仪

1

2

FID检测器

1

3

ALS6100液体自动进样器

1

 

1.2 试剂和标准品

表2 试剂和标准品清单

序号

名称

规格/纯度

1

甲醇中13种酚类混标

500-2500mg/L,1mL

2

实验用水

超纯水

3

二氯甲烷

色谱纯

4

乙酸乙酯

色谱纯

5

正己烷

色谱纯

6

甲醇

色谱纯

7

无水硫酸钠

分析纯

8

氯化钠

优级纯

9

盐酸

分析纯

10

氢氧化钠

分析纯

 

1.3 实验材料及辅助设备

载气:高纯氮气,≥99.999%;

燃烧气:氢气发生器;

助燃气:空气发生器;

浓缩装置:旋转蒸发仪、氮吹浓缩仪;

天平:电子天平,精度0.1mg;

分液漏斗:1000mL;

微量注射器:10μL、50μL、100μL;

一般实验室常用仪器设备。

 

1.4 气相色谱仪参考条件

色谱柱:石英毛细管色谱柱,30m×0.32mm×0.25μm,固定液为5%苯基-95%甲基聚硅氧烷;

程序升温:柱初始温度50℃,保持5分钟,以6℃/min速率升温至150℃,以20 ℃/min 升温至300 ℃,保持2.0 min;

色谱柱流量:1.5mL/min;

进样口温度:250℃;

检测器温度:300℃;

空气流量:300mL/min;

氢气流量:40mL/min;

尾吹流量:10mL/min;

进样方式:不分流进样,进样0.75min后吹扫,吹扫流量40mL/min;

进样量:1.0μL。

 

1.5 校准曲线的绘制

取一定量酚类化合物标准溶液于二氯甲烷/乙酸乙酯混合溶剂中,制备7个浓度点的校准系列,各目标化合物的校准系列见下表。按照色谱参考条件(1.4),分别取校准系列溶液1.0 μL由低浓度到高浓度依次进样分析,以峰面积为纵坐标,以目标化合物浓度为横坐标,绘制校准曲线。

 

表3 校准曲线的配制(单位:mg/L)

序号

化合物名称

STD-1

STD-2

STD-3

STD-4

STD-5

STD-6

STD-7

1

苯酚

1.0

2.5

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

2

2-氯酚

2.0

5.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

3

3-甲酚

1.0

2.5

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

4

2-硝基酚

2.0

5.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

5

2,4-二甲酚

1.0

2.5

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

6

2,4-二氯酚

2.0

5.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

7

4-氯酚

2.0

5.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

8

4-氯-3-甲酚

1.0

2.5

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

9

2,4,6-三氯酚

2.0

5.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

10

2,4-二硝基酚

5.0

12.5

25.0

50.0

75.0

100

125

11

4-硝基酚

2.0

5.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

12

2-甲基-4,6-二硝基酚

5.0

12.5

25.0

50.0

75.0

100

125

13

五氯酚

2.0

5.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

 

2.结果与讨论

2.1 标样定性实验

图1 标准溶液(STD-5)色谱图

 

表4 标准溶液(STD-5)色谱参数

化合物名称

保留时间(min)

峰面积

理论塔板数

分离度

苯酚

10.888

126.593

383951

2.479

2-氯酚

11.074

188.398

310193

32.059

3-甲酚

13.540

126.705

531152

19.686

2-硝基酚

15.031

158.055

607030

5.335

2,4-二甲酚

15.435

130.823

688429

6.282

2,4-二氯酚

15.912

143.984

673486

10.157

4-氯酚

16.672

178.493

857298

29.514

4-氯-3-甲酚

18.824

96.667

1040240

18.676

2,4,6-三氯酚

20.257

120.252

1036313

39.509

2,4-二硝基酚

23.077

254.131

2136294

5.253

4-硝基酚

23.385

147.244

2974882

17.01

2-甲基-4,6-二硝基酚

24.306

305.556

3239277

23.997

五氯酚

25.511

88.235

4828662

N/A

 

说明:由上述图表可见,13种酚类化合物各色谱峰的分离度均大于1.5,满足实验分析需求。

 

2.2  线性

 

 

 

图2  13种酚类化合物标准曲线及相关系数

说明:本次测试的13种酚类化合物标准浓度梯度如表3所示,各组分的线性良好,线性相关系数均R>0.999,满足实验分析需求。

 

2.3 精密度

图3 标准溶液5mg/L色谱图

图4 标准溶液20mg/L色谱图

图5 标准溶液40mg/L色谱图

表5 精密度色谱参数

化合物名称

低浓度(mg/L)

RSD(%)

中浓度(mg/L)

RSD(%)

高浓度(mg/L)

RSD(%)

苯酚

2.5

1.107

10.0

1.322

20.0

0.662

2-氯酚

5.0

0.822

20.0

1.185

40.0

0.756

3-甲酚

2.5

1.105

10.0

1.469

20.0

0.608

2-硝基酚

5.0

1.181

20.0

1.522

40.0

0.648

2,4-二甲酚

2.5

1.315

10.0

1.548

20.0

0.648

2,4-二氯酚

5.0

1.187

20.0

1.480

40.0

0.604

4-氯酚

5.0

1.225

20.0

1.523

40.0

0.568

4-氯-3-甲酚

2.5

1.278

10.0

1.514

20.0

0.523

2,4,6-三氯酚

5.0

1.320

20.0

1.364

40.0

0.429

2,4-二硝基酚

12.5

0.984

50.0

0.941

100

0.340

4-硝基酚

5.0

1.369

20.0

1.425

40.0

0.440

2-甲基-4,6-二硝基酚

12.5

1.414

50.0

1.314

100

0.294

五氯酚

5.0

1.370

20.0

1.569

40.0

0.311

 

说明:分别对低、中、高(以五氯酚为例即5mg/L、20mg/L、40mg/L)不同浓度水平的标准溶液进行6次重复性测定,其相对标准偏差分别为:0.82~1.4%、0.94%~1.6%、0.29%~0.76%各物质色谱峰的相对标准偏差RSD均符合标准要求。

 

2.4 检出限

图6 检出限溶液(0.25-1.25mg/L)色谱图

表6 方法检出限和测定下限

化合物名称

检出限(μg/L)

测定下限(μg/L)

苯酚

0.05

0.20

2-氯酚

0.14

0.56

3-甲酚

0.05

0.20

2-硝基酚

0.11

0.44

2,4-二甲酚

0.03

0.12

2,4-二氯酚

0.10

0.40

4-氯酚

0.11

0.44

4-氯-3-甲酚

0.04

0.16

2,4,6-三氯酚

0.15

0.60

2,4-二硝基酚

0.22

0.88

4-硝基酚

0.11

0.44

2-甲基-4,6-二硝基酚

0.25

1.00

五氯酚

0.15

0.60

 

说明:以取样体积500mL,定容1.0mL计,标准溶液(0.25-1.25mg/L)重复进样8次,经计算可得,方法检出限为0.03~0.25μg/L,测定下限为0.12~1.0μg/L,符合标准要求。

 

2.5 样品测定

图7 样品测定色谱图

表7空白样品测定结果

化合物名

空白浓度(μg/L)

空白加标浓度(μg/L)

加标量(μg/L)

空白加标回收率(%)

标准要求(%)

苯酚

ND

7.51

8.0

93.9

60-130

2-氯酚

ND

14.9

16.0

93.1

60-130

3-甲酚

ND

7.57

8.0

94.6

60-130

2-硝基酚

ND

15.1

16.0

94.4

60-130

2,4-二甲酚

ND

7.05

8.0

88.1

60-130

2,4-二氯酚

ND

15.4

16.0

96.2

60-130

4-氯酚

ND

15.3

16.0

95.6

60-130

4-氯-3-甲酚

ND

7.96

8.0

99.5

60-130

2,4,6-三氯酚

ND

15.7

16.0

98.1

60-130

2,4-二硝基酚

ND

39.3

40.0

98.3

60-130

4-硝基酚

ND

17.1

16.0

107

60-130

2-甲基-4,6-二硝基酚

ND

41.6

40.0

104

60-130

五氯酚

ND

18.5

16.0

116

60-130

 

表8 地表水样品测定结果

化合物名

样品浓度(μg/L)

样品加标浓度(μg/L)

加标量(μg/L)

加标回收率(%)

标准要求(%)

苯酚

ND

9.80

10.0

98.0

60-130

2-氯酚

ND

19.4

20.0

97.0

60-130

3-甲酚

ND

9.11

10.0

91.1

60-130

2-硝基酚

ND

18.4

20.0

92.0

60-130

2,4-二甲酚

ND

9.39

10.0

93.9

60-130

2,4-二氯酚

ND

23.1

20.0

116

60-130

4-氯酚

ND

20.2

20.0

101

60-130

4-氯-3-甲酚

ND

10.6

10.0

106

60-130

2,4,6-三氯酚

ND

23.5

20.0

118

60-130

2,4-二硝基酚

ND

55.2

50.0

110

60-130

4-硝基酚

ND

20.1

20.0

101

60-130

2-甲基-4,6-二硝基酚

ND

53.3

50.0

107

60-130

五氯酚

ND

18.8

20.0

94.0

60-130

 

备注:“ND”表示测定结果未检出。

说明:空白样品和地表水样品分别取500mL,以实验室超纯水为空白试样。按照标准要求对空白试样、空白样品加标、样品、样品加标进行分析测定。空白加标回收率为88.1%~116%,样品加标回收率为91.1%~118%,符合标准要求。

 

3.结论

本方法采用英国365集团官网气相色谱仪GC6100配置FID检测器搭配ALS6100液体自动进样器,依据《水质酚类化合物的测定液液萃取/气相色谱法》(HJ 676-2013)对水质酚类化合物进行检测。

实验结果显示,酚类化合物各物质间色谱峰的分离度均大于1.5,满足实验分析需求。标准浓度梯度如表3所示,各组分的线性良好,线性相关系数均R>0.999。分别对低、中、高不同浓度标准样品进行6次重复性测定,其RSD分别为:0.82~1.4%、0.94%~1.6%、0.29%~0.76%。对低浓度标准样品进行8次重复测定,方法检出限为0.03~0.25μg/L,测定下限为0.12~1.0μg/L。对实际样品进行测定,测定结果空白加标回收率为88.1%~116%,样品加标回收率为91.1%~118%,符合标准要求。说明使用英国365集团官网气相色谱仪可以依据该方法对水质酚类化合物进行检测。

 

4.注意事项

4.1 实验中使用的溶剂和试剂均具有一定的毒性,样品前处理过程应在通风橱中进行,操作时应按规定要求佩戴实验室防护用品,避免溶剂和试剂直接接触皮肤和衣物。

4.2 标准储备溶液应于4℃以下避光密封冷藏,使用前需恢复至室温。

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