柱前衍生化高效液相色譜法（HPLC）測定水中微量溴酸鹽含量

劉貞 崔艷，2 胡志軍 陳建秋? 嚴拯宇＊＊

（1中國藥科大學分析化學教研室，江蘇南京 210009；2江蘇正大天晴制藥有限公司，江蘇南京 210038）

柱前衍生化高效液相色譜法（HPLC）測定水中微量溴酸鹽含量

劉貞1崔艷1，2胡志軍1陳建秋1?嚴拯宇1＊＊

（1中國藥科大學分析化學教研室，江蘇南京 210009；2江蘇正大天晴制藥有限公司，江蘇南京 210038）

聯合柱前衍生化技術，成功地用高效液相色譜法（HPLC）測定了水體中微量溴酸鹽含量。通過衍生化條件的優化，方法回收率在98%～105%之間、相對標準偏差RSD小于2.0%，線性相關系數達0.9995，檢測限為1.0μg／L。方法簡便快速、準確可靠，能滿足現有標準的檢測要求。

溴酸鹽；柱前衍生化；高效液相色譜法；優化

1 引言

含溴離子的飲用水經過氧化劑特別是臭氧消毒處理時，會產生對人體有害的溴酸鹽。有研究證明溴酸鹽能夠致癌、致畸及致DNA損傷，已被國際癌癥研究機構定為2B級的潛在致癌物。美國、WHO以及我國最新公布的《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2006）規定飲用水中溴酸根的最高允許濃度為10μg／L［1－3］。

控制飲用水中溴酸鹽污染以及執行相關標準，關鍵是建立良好的溴酸鹽檢測方法。目前測定水體中溴酸根的方法主要有離子色譜法［4－7］、質譜聯用法［8］、液相色譜法［9］、氣相色譜法［10－11］、電泳法［12－13］和紫外分光光度法［14－15］。離子色譜法在測定溴酸鹽時具有樣品前處理繁瑣、操作費時的缺點；電泳法則是重現性差；質譜聯用方法雖說具有檢測限低、靈敏度高的優點，但儀器價格和日常護理費用較昂貴，因此普及率不高；氣相色譜法由于衍生化反應的操作較難控制，衍生試劑的毒性較大，限制了氣相色譜法在測定溴酸鹽中的應用。建立了柱前衍生化－HPLC法測定水中微量溴酸鹽含量的方法，并將其運用于實際水樣的測定，取得了良好的效果。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

Agilent1100高效液相色譜儀（安捷倫科技有限公司）；超純水系統。

溴酸根標準溶液 （準確稱取純溴酸鉀，用去離子水配成含溴酸根離子1mg／mL的儲備溶液，使用前配成100μg／L的工作溶液）；硫酸溶液（5mol／L）；溴化鉀溶液（15.0g／L）；苯酚溶液（0.4mol／L）；所有實驗試劑均為分析純及以上純度，實驗用水為二次去離子水。

2.2 測定方法

取5mL溴酸根標準溶液（100μg／L）于10mL具塞比色管中，依次加入1.0mL的KBr溶液（15.0g／L）、0.2mL的硫酸溶液（5mol／L）和0.12mL的苯酚溶液（0.4mol／L），用水稀釋至刻度，混合均勻后于水浴鍋中70℃恒溫加熱1h，取出后用自來水冷卻，加水至刻度補足減少的體積，進樣測定。

色譜條件：漢邦C18柱（4.6mm×150mm× 5μm）；柱溫30℃；流動相：水－甲醇（45：55）；流速1mL／min；檢測波長為225nm；進樣量20μL。經對照品保留時間比對，2－溴苯酚、4－溴苯酚出峰時間分別為6.853和8.572min，色譜圖見圖1。

圖1 苯酚衍生化－HPLC測定溴酸鹽的色譜圖Figure 1.The chromatogram of bromate with phenol as the derivation reagent.

3 結果與討論

3.1 衍生化反應原理

溴酸根在強酸性的條件下與過量的溴離子可以發生氧化還原反應，反應產物在酸性條件下可以與苯酚發生鄰、對位的取代反應生成4－溴苯酚和2－溴苯酚，見式（1）：

反應生成的4－溴苯酚和2－溴苯酚濃度與溴酸根濃度之間有一定的關系。通過比較二者峰面積大小以及與BrO3－濃度之間的關系，選擇用4－溴苯酚的峰面積來定量測定BrO3－的濃度。

3.2 衍生化反應pH值

通過加入不同體積的H2SO4（5mol／L），按測定方法處理，考察衍生化時pH值對測定的影響。隨著反應溶液酸度的增強，4－溴苯酚峰面積不斷增加，在加入H2SO4的體積大于200μL以后繼續增加硫酸量，峰面積基本趨于穩定，變化很少。BrO3－和Br－

只有在強酸性條件下才能反應生成Br2，反應（1）才能進行；而且，只有在酸性條件下苯酚和Br2發生取代反應生成一溴代酚，否則會生成白色沉淀的三溴苯酚。因此實驗中硫酸（5mol／L）的加入量為0.2mL。

3.3 溴離子加入量

按測定方法處理，考察Br－的加入量對測定的影響。Br－濃度的增加能促進反應（1）的進行。因此，在一定濃度范圍內，隨著Br－濃度的增加峰面積也不斷增加，但當加入KBr溶液體積大于1.0mL后繼續增加Br－量，峰面積變化不大。因此確定KBr溶液（15g／L）加入量為1.0mL。

3.4 苯酚用量

苯酚作為衍生化試劑，其加入量必定會影響測定，故需考察苯酚加入量對衍生化反應的影響。增加苯酚的量能促進反應（1）的進行。在一定溴酸根濃度范圍內，隨著苯酚濃度的增加，4－溴苯酚峰面積也不斷增加。當加入苯酚（0.4mol／L）的體積大于0.12mL后，繼續增加苯酚量對峰面積影響不大。因此確定苯酚溶液（0.4mol／L）的加入量為0.12mL。

3.5 反應時間的選擇

考察不同反應時間對溴酸鹽測定的影響。結果顯示，隨著反應時間的延長，4－溴苯酚峰面積增加，但反應進行60min后，繼續反應，峰面積增加很少，說明衍生化反應進行60min已基本反應完全。因此選定反應時間為60min。

3.6 反應溫度的選擇

考察溫度對衍生化反應的影響。結果顯示隨著反應溫度的增加，峰面積不斷增加；但當溫度從70℃增加至90℃時峰面積基本保持不變。因此選擇70℃作為最佳的反應溫度。

3.7 樣品放置時間對測定值的影響

按照實驗方法，樣品溶液在70℃下反應60min后，在室溫（25±3）℃下放置不同時間，考察其穩定性。結果顯示樣品反應后放置時間在12h內，穩定性良好。因此方法允許樣品衍生后放置較長時間，也保證了可以不考慮測定時間間隔引起的測定偏差。

4 樣品分析

4.1 線性關系與檢測限

分別取0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL標準溶液（100μg／L）于10mL具塞比色管中，按測定方法操作，以4－溴苯酚的峰面積對的濃度進行線性回歸，得回歸方程為：A＝0.9522C＋1.7485（r＝0.9995）。按儀器噪音的3倍信號計算方法的檢測限為1.0μg／L。結果表明方法具有良好的線性關系，檢測限小于飲用水標準限量的10μg／L，可以滿足飲用水中溴酸鹽含量檢測的要求。

4.2 加標回收率實驗

用純水、實驗室自來水和市場上銷售的某一礦泉水作為3種本底溶液，均分別加入不同濃度水平的標準溶液（10、30和60μg／L），按測定方法進樣測定，結果見表1。方法加標回收率在98%～105%之間。

表1 溴酸根回收率Table 1 The recovery of the determination of bromate by HPLC

4.3 精密度實驗

配制10、25、40μg／L3種不同濃度的溴酸根標準溶液，按測定方法處理，分別平行測定6次，測定結果見表2。由結果可知，3種濃度溴酸根的相對標準偏差（RSD）均小于2%，達到了分析測定的要求，且重現性好。

表2 溴酸根的精密度Table 2 The precision of the determination of bromate by HPLC

4.4 實際樣品測定

取若干種天然地表水及市場上銷售的幾種礦泉水、天然地表水，使用前用0.45μm濾膜過濾，按測定方法處理，檢測其中的溴酸根含量，結果見表3。結果顯示某些市場上銷售的礦泉水中溴酸根的量超過限度要求，而作為居民生活用水的自來水中溴酸根的量更是遠超過限度要求。

表3 樣品中溴酸根含量Table 3 The determination of bromate contents in water samples

5 結論

通過對衍生化條件的優化，采用柱前衍生化－HPLC準確地測定了礦泉水及水體中微量溴酸根的含量，結果可靠，并具有樣品用量少、簡便靈敏、重復性好等特點，滿足了現有標準的檢測要求，適于推廣使用。

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Determination of Trace Bromate in Water by Precolumn Derivation－High Performance Liquid Chromatography（HPLC）

LIU Zhen1，CUI Yan1.2，HU Zhijun1，CHENJianqiu1＊，YANZhenyu1＊＊

（1.DepartmentofAnalyticalChemistry，ChinaPharmaceuticalUniversity，Nanjing210009，China；2.R＆DCenter，Chia－taiTianqingPharmaceuticalCo.，Ltd.，Nanjing，Jiangsu210038，China）

A new HPLC method associated with pre－column derivation technique was established to detect trace bromate in water.And the derivation conditions were optimized in this study.The recoveries of the method were in the range of 98%to 105%with the relative standard deviation of less than 1.9%（n＝9）.Its regression coefficient was 0.9995，and the limit of detection was 1.0μg／L.This method is simple，fast and reliable，thus meet current requirement for testing a standard.

bromated；pre－column derivation；high performance liquid chromatography；optimization

O657.7＋2；TH833

A

2095－1035（2012）01－0027－04

10.3969／j.issn.2095－035.2012.01.0005

2011－10－17

2011－12－31

國家環保公益性行業科研專項項目（200809016）、江蘇省環境工程重點實驗室開放基金（KF2009008）。

劉貞，女，碩士研究生，主要從事藥物分析學和環境分析學。E－mail：lzms07＠126.com。

﹡陳建秋，講師，E－Mail：cjqer＠163.com；嚴拯宇，教授，E－mail：yanzhengyujiang＠hotmail.com。