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高效液相色谱仪测定固体废物中羰基化合物的含

来源:未知      发布日期:2019-11-10 14:12    |     分享    加入收藏   关注:
高效液相色谱仪测定固体废物中羰基化合物的含量



一、原理
样品提取后玻璃纤维漏斗过滤,在缓冲 pH3 条件用 2, 4-二硝基苯肼进行衍生化。经固相提取或溶剂提取,高效液相色谱仪分离和检测提取物中各种羰基化合物,检测波长为 360nm。
 
二、试剂和材料
除非特别说明,本方法所使用的都是试剂级的无机化学药品。
 
2.1 试剂水,不含有机物的水,在目标化合物的方法检测限并未观察到水中有干扰物。
 
2.2 福尔马林,甲醛在试剂水中配成溶液,通常为 37.6%(w/w)。
 
2.3 醛和酮,分析纯级别,用于为除甲醇外的其他目标分子准备 DNPH 衍生标准。
 
2.4 二氯甲烷,CH 2 Cl 2 ,HPLC级高效液相色谱纯或同等纯度。
 
2.5 乙腈,CH 3 CN,HPLC 级或同等纯度。
 
2.6 氢氧化钠溶液,NaOH,1.0 mol/L 和 5mol/L。
 
2.7 氯化钠,NaCl,饱和溶液,用过量的试剂纯氯化钠固体溶于试剂水中制得。
 
2.8 亚硫酸钠,Na 2 SO 3 ,0.1 mol/L。
 
2.9 硫酸钠,Na 2 SO 4 ,粒状,无水。
 
2.10 柠檬酸,C 8 H 8 O 7 ,1.0 mol/L 溶液。
 
2.11 柠檬酸钠,C 6 H 5 Na 3 O 7 •2H 2 O,1.0 mol/L 二水化合物的三钠盐溶液。
 
2.12 乙酸(冰),CH 3 CO 2 H。
 
2.13 醋酸钠,CH 3 CO 2 Na。
 
2.14 盐酸,HCl,0.1mol/L。
 
2.15 柠檬酸缓冲液,1mol/L,pH3,80ml 1 mol/L 柠檬酸溶液加入到 20ml1mol/L 柠檬酸钠溶液中配制。充分混匀。如果需要,用 NaOH 或 HCl 调节 pH。
 
2.16 pH 5.0 醋酸盐缓冲(5mol/L),仅用甲醛分析。40ml5mol/L 醋酸溶液加入到 60ml 5mol/L 醋酸钠溶液中。充分混匀。如果需要,用 NaOH 或 HCl 调节 pH。
 
2.17 2,4-二硝基苯肼,[2,4-(O 2 N) 2 C 6 H 3 ]NHNH 2 (DNPH),试剂水配成 70%溶液(W/W)。将 428.7mg70%(W/W)DNPH 溶于 100ml 乙腈中配成 3.00mg/ml 溶液。
 
2.18 提取溶液,64.3ml1.0mol/L 的 NaOH 和 5.7ml 冰醋酸用 900ml 试剂水稀释。用试剂水稀释到 1L。pH 在 4.93±0.02。
 
2.19 标准储备溶液。
 
2.19.1 甲醛储备液(约 1000mg/L)——用试剂水稀释适当量的已鉴定的标准甲醛(约 265μl)至 100ml配制。如果已鉴定的标准甲醛不可用或者有关于已鉴定的标准甲醛的任何质量问题,溶液可能需要用
 
2.19.2 节的操作步骤重新标定。
 
2.19.2 甲醛标准储备液,转移 25ml0.1mol/L Na 2 SO 3 溶液到烧杯中,记录其 pH 值。加入 25.0ml 甲醛储备液(3.19.1)并记录其 pH 值。用 0.1mol/LHCl 滴定混合溶液至最初的 pH 值。甲醛的浓度可以用如下
 
方程计算得出:
 
​式中:MHCl——常用的盐酸溶液 (用毫摩尔/毫升);(1mmol HCl = 1 毫摩尔/毫升 HCl);ml HCl ——所用的盐酸标准溶液的毫升数;30.03——甲醛的摩尔质量 (单位 mg/mmol)。
 
2.19.3 醛和酮的储备液,将适量的纯原料溶于 90ml 乙腈中,稀释到 100ml,最终浓度为 1000mg/L。
 
2.20 配制 HPLC 分析用的标准 DNPH 衍生物溶液和工作曲线标准品。
 
2.20.1 标准储备液,溶解准确质量的单个各个目标分析物的 DNPH 衍生物于乙腈中,分别配成标准储备液。每个标准储备液的浓度约为 100mg/L,可以通过溶解 0.010g 固体衍生物于 100ml 乙腈中制得。
 
2.20.2 二次稀释标准液,用上述所得单个标准储备液乙腈中混匀,制备含有从目标分析物中得到的DNPH 衍生物的二级稀释标准液。100μg/L 的溶液可由加入 100μl,100mg/L 的溶液到 100ml 容量瓶中乙腈定容。
 
2.20.3 工作曲线标准品,二次稀释标准品以配制工作曲线混合标准品的时候,使 DNPH 衍生物浓度范围在 0.5-2.0 μg/L(该范围包含了大部分室内空气分析目标分析物的浓度)。DNPH 衍生物标准混合溶液的浓度可能需要调整以反映真实样品中的相对浓度分配比例。
 
三、仪器、装置及工作条件
3.1 高效液相色谱仪
 
高效液相色谱仪外,还包括以下组件。
 
3.1.1 泵系统,梯度泵,能够控制 1.50ml/min 的稳定流量。
 
3.1.2 20μl 定量环的高压进样阀。
 
3.1.3 色谱柱,250mm×4.6mm ID,5μm 粒径,C18 色谱柱。
 
3.1.4 紫外吸收检测器。
 
3.1.5 流动相贮液器和吸滤头,用于存放和过滤高效液相色谱仪的流动相。过滤系统需全部是玻璃和聚四氟乙烯且使用 0.22μm 聚酯滤膜。
 
3.1.6 进样针,用于将样品加载到高效液相色谱仪注射环中,容量至少是环体积的四倍。
 
3.2 反应器,250ml 抽滤瓶。
 
3.3 分液漏斗,250ml,带聚四氟乙烯活塞。
 
3.4 Kunderna-Danish(K-D)仪器。
 
3.5 沸石碎片,用二氯甲烷溶剂提取,大约 10/40 目(碳化硅或同类产品)。
 
3.6 pH 计,能检测 0.01pH 单位。
 
3.7 玻璃纤维滤纸,1.2μm 孔径(费歇尔等级 G4 或等价)。
 
3.8 固相提取柱,填充 2g C18。
 
3.9 真空提取装置,能够同时提取 12 个以上样品。
 
3.10 样品容器,60ml 容量。
 
3.11 吸量管,能精确转移 0.10ml 溶液。
 
3.12 水浴,加热,带有同心圆环盖,能够控温(±2℃)。水浴需要在防风罩中使用。
 
3.13 样品混合器,带振荡轨的能够控温的恒温箱(±2℃)。
 
3.14 进样针,5ml,500μl,100μl。
 
3.15 进样针过滤器,0.45μm 过滤盘。
 
3.16 注射器,10ml,带 Luer-Lok 类适配器,用于支持重力作用加载样品的小柱。
 
3.17 注射器架。
 
3.18 容量瓶,5ml,10ml 和 250 或 500ml。
 
四、样品的采集、保存和预处理
4.1 样品需在 4℃冷藏。水相样品必须在采集到样品的三日以内衍生化和提取。固体样品浸析液的放置时间需尽量短。所有样品衍生化后的提取物需在三日内完成分析。
 
4.2 所有的标准液放在带聚四氟乙烯内衬的螺纹盖玻璃仪器中,顶部空间尽量小,避光保存在 4℃下。标准液需要在 6 周内保持稳定。所有的标准液需要经常检验以标明降解或挥发,特别是在用他们配制工作曲线标准品前。
 
五、分析步骤
5.1 固体样品的提取
 
5.1.1 所有固体样品都需要尽可能类似的处理,通过搅拌和除去树枝,石头和其他无关材料。当样品不够干燥时,用具有代表性的部分测定样品的干重。
 
5.1.2 测定干重
 
在某些情况下,样品结果需要基于干重来得到。当需要或要求这种数据时,样品的一部分在被用于分析测定的同时也需要称出干重。
 
注意:干燥箱必须在通风橱中使用。实验室的大量污染物可能来源于烘干严重污染的有害废弃物样品。
 
5.1.3 称量样品后立即做衍生化,将 5-10g 重的样品加入到扣除重量的坩锅中。在 105℃测量样品的干重百分率。将样品在 105℃过夜后测定样品的干重百分比。在称重前允许在干燥器重冷却。
 
5.1.4 在 500ml 聚四氟乙烯内衬螺纹盖或者压盖的瓶中测定 25g 固体,加入 500ml 提取液。在摇床上旋摇样品瓶约 30rpm18 小时来提取固体。用玻璃漏斗和纤维滤纸过滤提取物并在密封瓶中 4℃储存。每ml 提取物对应 0.050g 固体。更小量的固体样品可能需要用相对小体积的提取液,保证质量体积比为 1:20。
 
5.2 净化和分离
 
5.2.1 对于相对干净的样品基质净化操作可能不需要。本方法中推荐的净化操作用于多种不同样品的分析。如果某些特殊样品要求使用其他可选择的净化操作,分析者必须保证洗脱图并证明甲醛在加标样品中的回收率大于 85%。形成乳状液的样品回收率可能会低一些。
 
5.2.2 如果样品不清楚,或者是未知的复杂样品,整个样品需要用 2500rpm 的速度离心 10 分钟。移出离心管中的上层液体,玻璃漏斗纤维滤纸过滤到密封性优良的容器中。
 
5.3 衍生化
 
5.3.1 对于水样品,测量一定量的部分样品适合于预先确定被分析物的浓度范围(通常 100ml)。定量转移一定量的部分样品到反应容器中。
 
5.3.2 对于固体样品,通常需要 1 到 10ml 提取物。特定样品使用的总量必须通过预实验来确定。
 
注意:在选定的样品或提取液的量小于 100ml 的情况下,水层的总量需要用试剂水调整到 100ml。稀释前记录原始样品量。
 
5.3.3 目标分析物的衍生化和提取可能通过液-固(5.3.4)或液-液(5.3.5)操作完成。
 
5.3.4 液-固衍生化和提取
 
5.3.4.1 对于除了甲醛以外的被分析物,加入 4ml 柠檬酸缓冲液,用 6mol/LHCl 或 6mol/L NaOH 调节 pH至 3.0± 0.1。加入 6ml DNPH 试剂,将容器密封,放入加热(40℃)的回旋式振荡器搅拌器 1 小时。调节振荡搅拌使反映溶液形成温和的旋涡。
 
5.3.4.2 如果甲醛是唯一的目标分析物,加入 4ml 醋酸缓冲液,用 6mol/LHCl 或 6mol/L NaOH 调节 pH至 5.0± 0.1。加入 6mlDNPH 试剂,将容器密封,放入加热(40℃)的回旋式振荡器搅拌器 1 小时。调节振荡搅拌使反映溶液形成温和的旋涡。
 
5.3.4.3 将真空提取装置和水流式抽气管或真空泵连接好。将含 2g 吸附剂的萃取柱连接在真空提取装置上。每根萃取柱用 10ml 稀柠檬酸缓冲液(10ml1 mol/L 柠檬酸缓冲液用试剂水稀释到 250ml)冲洗以达到要求的条件。
 
5.3.4.4 严格控制反应过程为 1 小时,到时间立即取出反应容器,加入 10ml 饱和 NaCl 溶液到容器中。
 
5.3.4.5 定量的转移反应溶液到固相萃取柱上,并且抽真空使溶液以 3-5ml/min 的速度从萃取小柱流出。液体样品从萃取柱流出后继续抽真空约 1 分钟。
 
5.3.4.6 当维持真空条件时,每根提取柱用 9ml 乙腈直接淋洗至 10ml 容量瓶中。用乙腈稀释溶液并定容,充分混匀,存入密封优良的小瓶中待分析。
 
注意:因为本方法使用了过量的 DNPH,完成 5.3.4.5 操作后,提取柱仍然是黄色的。此颜色的出现并不表示还有被分析物的衍生物残留在柱上。
 
5.3.5 液-液衍生化和提取
 
5.3.5.1 对于除了甲醛以外的其他分析物,加入 4ml 柠檬酸缓冲液,用 6mol/L HCl 或 6mol/L NaOH 调节pH 至 3.0± 0.1。加入 6mlDNPH 试剂,将容器密封,放入加热(40℃)的回旋式振荡器搅拌器 1 小时。调节振荡搅拌使反映溶液形成温和的旋涡。
 
5.3.5.2 如果甲醛是唯一的目标分析物,加入 4ml 醋酸缓冲液,用 6mol/LHCl 或 6mol/LNaOH 调节 pH至 5.0± 0.1。加入 6mlDNPH 试剂,将容器密封,放入加热(40℃)的回旋式振荡器搅拌器 1 小时。调节振荡搅拌使反映溶液形成温和的旋涡。
 
5.3.5.3 用二氯甲烷在 250ml 分液漏斗中连续提取溶液三次,每次 20ml。如果提取过程中形成乳状液,将乳状液全部取出,在 2000rpm 离心 10 分钟。分离上下层液体,进行下一步提取。合并二氯甲烷层到一个装有 5.0g 无水硫酸钠的 125ml 锥形瓶中。摇动瓶中物质完成提取物的干燥过程。
 
5.3.5.4 连接带一个 10ml 浓缩管的 Kuderna-Danish (K-D)浓缩器和一个 500ml 蒸馏烧瓶。将提取物转移到蒸馏烧瓶中,注意尽量少转移硫酸钠。用 30ml 二氯甲烷洗涤锥形瓶,将洗涤液也加入到蒸馏烧瓶中,以完成定量的转移。用 K-D 技术将提取液浓缩至 5ml。分析前将溶剂更换为乙腈。
 
5.4 校准
 
5.4.1 建立高效液相色谱仪操作条件。
 
推荐色谱条件为:
 
色谱柱:C18 4.6 mm×250 mm ID,5μm 粒径;
 
流动相梯度:70/30 乙腈/水(v/v),20min;70/30 乙腈/水到 100%乙腈 15min;100% 乙腈 15min。
 
流速:1.2ml/min;
 
检测器:紫外检测器,360nm;
 
进样体积:20μl。
 
5.4.2 从衍生和提取物中配制绘制标准曲线所用溶液的方法与从样品中配制的方法一样。
 
5.4.3 分析溶剂背景以保证体系干净无干扰。
 
5.4.4 分析每一个处理好的标准曲线样品,按峰面积对标准溶液的浓度(单位 μg/L)列表。
 
5.4.5 沿进样的标准浓度对峰面积列表以确定分析物在每个浓度的校准因子(CF)(见 7.1 节的方程)。平均标准曲线样品的 CF 的百分比相对标准偏差(%RSD)应该是≤20%。
 
5.4.6 标准工作曲线每天分析前后都需要通过分析一个或多个标准曲线所需的样品进行检查。CF 值需要落在初始测定的 CF 值±15%以内,
 
5.4.7 在检测最多 10 个样品后,就需要对某一个标准曲线测定溶液进行重新分析以保证 DNPH 衍生化的 CF 值仍然落在初始 CF 值的± 15%范围内。
 
5.5 样品分析
 
5.5.1 用 5.4.1 节中建立的条件对样品进行高效液相色谱仪分析。
 
5.5.2 如果峰面积超过标准曲线的线性范围,需要减小样品的进样体积。或者将溶液用乙腈稀释重新测量。
 
5.5.3 目标分析物洗脱后,用 6.2 节中的方程或者特殊取样方法计算出样品中被分析物的浓度。
 
5.5.4 如果由于观察到干扰物而阻碍了峰面积的测量,则需要进行进一步的净化。
 
六、结果计算
6.1 计算各个校准因子,平均校准因子,标准偏差和百分比相对标准偏差的方法如下:
 
6.2 样品浓度的计算
 
6.2.1 液体样品浓度的计算方式如下:
 
式中: CF ——被分析物的平均校准因子;V——样品毫升数(无单位)。
 
7.2.2 计算固体样品的浓度方法如下
 
​其中: CF ——被分析物的平均校准因子;V——提取溶液部分毫升数(无单位)


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