智能一體化蒸餾儀蒸餾—全自動流動注射分析儀測定底泥中揮發酚

劉 璐 朱永曉 葛 敏 李龍飛 張 墨 劉澤念

(河北省地質實驗測試中心，河北 保定 071052)

前言

近年來人們對環境污染的關注度不斷上升，一些有毒有害污染物的檢測成為熱點關注問題，揮發酚屬于常規監測項目，揮發酚能夠溶于水[1]，污染水源和農田，長期殘留于土壤中[2-3]。酚類化合物對一切生命體均能產生不同程度的毒害作用[4]，因此，人們格外重視水、土壤中酚類化合物的測定[5-6]。

揮發酚的測定方法一般根據含量采用4-氨基安替比林萃取分光光度法[7]或直接分光光度法[8-13]，土壤和底泥中需要先提取再蒸餾，而傳統蒸餾裝置占地面積大，需要連接水管來冷卻回流，近年來越來越多的儀器代替實驗前處理步驟，智能化一體蒸餾儀可以替代傳統蒸餾裝置，方便快捷，一次同時做6件樣品。近年來，隨著儀器分析的發展[14]，流動注射和連續流動注射具有高自動化、低檢出限、好的精密度和準確度，減小對實驗人員傷害等優點逐漸代替手動比色分析。

本工作將使用智能化一體蒸餾儀蒸餾，全自動流動注射分析儀對底泥中揮發酚進行檢測。能夠提高效率，節省人力，數據可靠，滿足實驗室批量底泥揮發酚的測試需要。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

FIA6000+型全自動流動注射分析儀(北京吉天有限公司)，HY-8型振蕩器(金壇市宏華儀器廠)，智能化一體化蒸餾儀(青島順昕電子科技有限公司)，超聲波清洗儀(上海安普實驗科技股份有限公司)。

揮發酚標準儲備溶液(1 000 mg/L，GBW(E)080241)：介質為0.02 mol/L氫氧化鈉。

揮發酚標準使用溶液(10 mg/L)：準確移取1.0 mL標準儲備溶液于加入氫氧化鈉保護劑的100 mL玻璃容量瓶中，用水定容至刻度。

4-氨基安替比林(0.64 g/L，顯色劑)：。此溶液化學性質不穩定，久放易變質，臨用前現配，算好當天用量，以免試劑浪費且污染環境，必須脫氣40 min以上使用。

pH值為10.3的鐵氰化鉀溶液：混合試劑配比為氯化鉀(3.75 g/L)，硼酸(3.1 g/L)，鐵氰化鉀(2.0 g/L)，最后稱入1.88 g氫氧化鈉(調節pH值為10.3)，必須脫氣40 min以上使用。

載流：無酚蒸餾水，必須過膜脫氣后再使用。

蒸餾試劑：30%磷酸溶液(體積分數)。

硫酸銅、氯化鉀為分析純，硼酸、鐵氰化鉀、4-氨基安替比林、氫氧化鈉為優級純，實驗用水為無酚蒸餾水。

1.2 儀器工作條件

智能一體蒸餾儀：蒸餾功率50 W，蒸餾重量為225 g。

流動注射分析儀儀器條件見表1。

表1 流動注射分析儀儀器條件

1.3 實驗方法

稱取20.0 g(精確至0.001 g)底泥樣品于500 mL無酚樣品瓶中，定量加300 mL氫氧化鈉溶液(10 g/L)，蓋緊蓋子，在設置好的振蕩器上振蕩提取10 min，取下放置5 min待分層，過濾后取250 mL濾液于蒸餾燒瓶中，加入數滴甲基橙指示液，磷酸調至溶液顯橙紅色過量5 mL，依次加入5 g硫酸銅、50 mL 水和數粒玻璃珠，于設定條件下蒸餾，收集225 g餾出液，定容至250 mL，按儀器工作條件進行測定，用石英砂代替樣品同樣品流程一樣做樣品空白實驗。

2 結果與討論

2.1 振蕩時間的選擇

用石英砂加標準溶液，配制成0.5 mg/kg的樣品，考察震蕩時間為5、8、10、15、20 min時揮發酚加標回收率。結果表明，設置振蕩浸提時間為10 min以內時，揮發酚回收率隨時間的增加而緩慢增加；當浸提時間為10 min以上時，回收率達90%以上，滿足要求，繼續增加浸提時間，揮發酚回收率沒有顯著增加，所以選擇10 min。實驗結果見圖1。

圖1 振蕩時間與回收率之間的關系Figure 1 Relationship between oscillation time and recovery.

2.2 調完pH值后磷酸加入量的選擇

由于經常遇到加熱蒸餾過程中出現褪色現象，不能有效去除干擾，故需過量的磷酸，通過條件室驗確定磷酸過量體積。稱取5份不含揮發酚土壤樣品20.00 g，分別加入標準使用溶液，得質量濃度為0.5 mg/kg 樣品，統一加入甲基橙指示劑，磷酸調至溶液顯橙紅色，分別再加入2、3、4、5、6 mL磷酸，然后加入5 g硫酸銅、50 mL水和數粒玻璃珠，于設定條件下蒸餾，按實驗方法上儀器測定。結果表明，磷酸過量3 mL以下，在蒸餾過程中褪色，過后查看pH值，需重新取樣蒸餾，綜合考慮過量5 mL磷酸比較合適，如若蒸餾過程有褪色，應結束后滴加甲基橙看溶液pH值，若不呈酸性，則應加大磷酸用量重新稱樣提取蒸餾，實驗結果見表2。

表2 磷酸過量實驗結果

2.3 硫酸銅加入量的選擇

考察不同硫酸銅加入量對實驗結果的影響，硫酸銅主要作用是去除底泥中硫化物的存在，反應如下：CuSO4+H2S=CuS+H2SO4，實驗設置條件可以去除3.2×104mg/kg硫化物的干擾。若已知硫化物含量可計算出硫酸銅加入量，若未知可統一加入5 g 硫酸銅，準備好4份平行樣品，選定樣品硫化物含量為12.8 mg/kg。振蕩提取后，再加入磷酸，依次加入3、4、5、6 g硫酸銅，按照實驗方法蒸餾，可知在樣品硫化物含量較低情況下，硫酸銅加入量對實驗結果無影響，故綜合選擇加入硫酸銅5 g。結果如圖2所示。

圖2 硫酸銅加入量的選擇Figure 2 Selection of copper sulfate dosage.

2.4 蒸餾功率的選擇

在實際測樣過程中發現，功率設置至關重要，功率太大樣品劇烈沸騰容易發生迸濺，不僅損失樣品，堵塞污染管路，還十分危險，導致實驗失敗。故現由低至高設置蒸餾功率為30、50、100、200 W時觀察樣品蒸餾情況，30 W功率過低，樣品不沸騰，高于50 W有些樣品由于沸騰比較劇烈容易噴濺，故選擇50 W緩慢蒸餾，待溶液沸騰后視樣品蒸餾情況將功率調至100 W，故實驗選擇初始蒸餾功率為50 W，結果見表3。

表3 蒸餾功率對測試結果的影響

2.5 蒸餾重量的設置

稱取空白樣品20.0 g(精確至0.001 g)石英砂，加入標準使用溶液，得質量濃度為5.0 mg/kg的6個平行樣品，在其他條件一致的條件下，考察蒸餾重量分別為150、180、200、225、250 g時揮發酚加標回收率。結果發現：225、250 g時加標回收率能達到90%以上，說明蒸餾重量超過225 g時，揮發酚的加標回收率滿足日常測定質量控制要求且趨于穩定。綜合考慮時間成本，實驗設定揮發酚的蒸餾重量為225 g。結果見圖3。

圖3 蒸餾重量與回收率許的關系Figure 3 Relationship between distillation weight and recovery.

2.6 標準曲線和檢出限

用標準使用溶液逐級稀釋，配制成5、10、20、30、50、100 μg/L的標準溶液系列。預熱好儀器，降低背景，依次測定。結果表明：待測物質量濃度在5～100 μg/L內與峰面積呈一次線性關系，線性回歸方程為y=0.016 2x+0.009 73，相關系數為0.999 92。標準曲線如圖4所示。

圖4 標準溶液與峰面積一次線性關系標準曲線Figure 4 Standard curve of linear relationship between standard solution and peak area.

測定11份樣品空白溶液，計算標準偏差(s)，并以3倍標準偏差計算方法檢出限(3s)為0.03 mg/kg。

2.7 精密度實驗

選取底泥樣品1、樣品2、樣品3進行精密度分析，按實驗方法制備待測溶液，每個樣品制作6份平行樣品，稀釋至標準系列中間進行測定，用測得結果來計算方法精密度，結果見表4。

表4 精密度實驗結果

2.8 樣品和空白回收實驗

稱選取的三件樣品和空白(以石英砂代替樣品試料)各3份，根據樣品含量加入本底值0.5～2倍標準溶液，按實驗方法提取蒸餾后分別上儀器測定，據此計算回收率，結果見表5。

表5 回收率實驗結果

2.9 方法比對

將選定的樣品編號為樣品4#～6#的3個底泥樣品分別按設定好的方法和HJ 998—2018進行前處理，然后稀釋到兩個方法標準系列合適的范圍內進行測定，測定結果見表6。

表6 方法比對測定結果

由表8可見，兩種比對方法的測定值基本一致，故本方法可用于日常批量測樣。

3 結論

采用智能一體化蒸餾儀蒸餾-全自動流動注射分析儀測定底泥中揮發酚，具有靈敏度高，檢出限低的優點，精密度和加標回收率均滿足質量控制要求，可同時進行多個樣品的前處理，測定儀器配備自動進樣器，節省大量的人力物力，可用于日常批量分析樣品。