羥基七元瓜環(huán)固相微萃取測(cè)定環(huán)境水體中的硝基苯酚異構(gòu)體

1、PAGE 11 -羥基七元瓜環(huán)固相微萃取測(cè)定環(huán)境水體中的硝基苯酚異構(gòu)體摘要：以單羥基七元瓜環(huán)（Q7-OH）和端羥基聚二甲基硅氧烷（OH-PDMS）為固定相，利用溶膠-凝膠方法制備了PDMS/Q7-OH的固相微萃取攪拌棒（stir-barsorptiveextraction，SBSE），建立了SBSE-高效液相色譜（highperformanceliquidchromatography，HPLC）-二極管陣列檢測(cè)器（diode-arraydetector，DAD）對(duì)環(huán)境水樣中3種硝基苯酚異構(gòu)體同時(shí)檢測(cè)的分析方法。方法對(duì)萃取時(shí)間、溶液的pH值、鹽離子濃度、解吸溶劑和解吸時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化。在優(yōu)化條件下

2、，SBSE-HPLC-DAD測(cè)定硝基苯酚異構(gòu)體的線性范圍為0.0110.00mg/L，相關(guān)系數(shù)均大于0.9997，檢測(cè)限在0.0020.006mg/L范圍內(nèi)，日內(nèi)及日間精密度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.9%7.5%之間（C=0.8mg/L），3個(gè)加標(biāo)濃度的平均相對(duì)回收率在71.5%116.8%范圍內(nèi)。方法靈敏、簡(jiǎn)便，可滿足環(huán)境水樣中硝基苯酚異構(gòu)體同時(shí)測(cè)定的要求。關(guān)鍵詞：?jiǎn)瘟u基取代七元瓜環(huán);固相微萃取小棒;硝基苯酚異構(gòu)體;高效液相色譜;環(huán)境水樣中圖分類號(hào)：O69;O657.72文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A作為重要有機(jī)合成中間體的鄰、間、對(duì)硝基苯酚在化工材料、農(nóng)藥和染料等工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。它們已被證實(shí)為環(huán)境內(nèi)分泌

3、干擾物之一，被聯(lián)合國(guó)環(huán)境署列為環(huán)境必測(cè)項(xiàng)目之一1。硝基苯酚在生產(chǎn)和使用過(guò)程中會(huì)隨生活污水及工業(yè)廢水進(jìn)入環(huán)境水體，對(duì)動(dòng)物、微生物、植物和人體健康造成巨大的危害2。這幾種異構(gòu)體具有相似的物理化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)測(cè)定較難，從而一直是人們關(guān)注的課題。目前，環(huán)境水體中硝基苯酚的測(cè)定方法有色譜法、電化學(xué)方法3和毛細(xì)管電泳法4等。其中，色譜法是最常用的分析方法，包括氣相色譜5、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用6及液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用7等。色譜法由于檢測(cè)靈敏度較低而環(huán)境水樣中硝基苯酚的含量很低，需對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理以滿足儀器的測(cè)定要求。液/液萃取6、固相萃取8是傳統(tǒng)的樣品前處理方法，具有較好的富集、凈化能力，但大量的有毒、有害有機(jī)溶

4、劑的使用，較復(fù)雜的操作以及較多的樣品使用量是其主要的缺陷。固相微萃?。╯oildphasemicro-extraction，SPME）于1989年由加拿大Waterloo大學(xué)Pawliszy教授課題組提出，是一種新型微型化和綠色環(huán)保的樣品前處理技術(shù)。這種方法具有樣品用量少、操作簡(jiǎn)單、富集倍數(shù)高的特點(diǎn)，可以集成樣品的吸附、解吸、進(jìn)樣于一體，不使用或使用很少的有機(jī)溶劑9-10。SPME有多種萃取形式，包括管內(nèi)固相微萃取、固相微萃取纖維和固相微萃取攪拌棒（stir-barsorptiveextraction，SBSE）等。瓜環(huán)是一類人工合成的新型大環(huán)化合物。亞甲基橋聯(lián)不同數(shù)目的苷脲單元形成不同空腔大

5、小的瓜環(huán)（Qn，n=510）。瓜環(huán)對(duì)分子的識(shí)別作用可通過(guò)疏水的空腔和富含羰基氧原子的端口來(lái)完成，呈現(xiàn)出作用模式豐富、分子識(shí)別能力強(qiáng)的特點(diǎn)。疏水的空腔與中性小分子或分子的中性部分通過(guò)疏水作用發(fā)生主客體包結(jié)作用，而瓜環(huán)的端口因呈負(fù)電性可與分子的極性部分發(fā)生離子-偶極、氫鍵等作用11-12。本文團(tuán)隊(duì)報(bào)道將普通七元瓜環(huán)衍生化為單羥基七元瓜環(huán)（Q7-OH）后與端羥基聚二甲基硅氧烷（OH-PDMS）一起作為固定相，溶膠-凝膠法制備了基于單羥基七元瓜環(huán)的固相微萃取攪拌棒并應(yīng)用于食品中殘留雌激素的測(cè)定13。本文基于該萃取小棒良好的分子識(shí)別能力，首次對(duì)環(huán)境水樣中的3種硝基苯酚異構(gòu)體同時(shí)進(jìn)行了富集。為了提高萃取小

6、棒對(duì)硝基苯酚異構(gòu)體的萃取效率，對(duì)影響萃取效率的因素，如萃取時(shí)間、溶液pH值、鹽離子濃度、解吸溶劑、解吸時(shí)間等進(jìn)行了優(yōu)化，并在最優(yōu)萃取條件下，利用SBSE-高效液相色譜（highperformanceliquidchromatography，HPLC）-二極管陣列檢測(cè)器（diode-arraydetector，DAD）方法對(duì)水中的硝基苯酚異構(gòu)體進(jìn)行了測(cè)定，取得了滿意的結(jié)果。1材料與方法1.1試劑與儀器甲醇、乙腈，色譜純;磷酸、氯化鈉、二氯甲烷，分析純。三氟乙酸（TFA），-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH-560），端羥基聚二甲基硅氧烷（OH-PDMS），甲基三甲氧基硅烷（MTMOS），含氫硅

7、油（PMHS）均購(gòu)自阿拉丁試劑公司（上海）。去離子水由Millipore公司超純水器制得。對(duì)照品鄰硝基苯酚、間硝基苯酚和對(duì)硝基苯酚購(gòu)自阿拉丁試劑公司，用甲醇配成濃度為1.010g/mL的混合儲(chǔ)備液，于冰箱中4保存?；旌腺A備液經(jīng)甲醇進(jìn)一步稀釋配成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液并于冰箱中4保存。島津LC-10A高效液相色譜儀（日本），配備自動(dòng)進(jìn)樣器和二極管陣列檢測(cè)器（diode-arraydetector，DAD）;KQ2200型超聲波清洗器（昆山超聲波儀器有限公司）;ZNCL-S-5D多點(diǎn)智能磁力攪拌器（河南予華儀器有限公司）。TGL-16C高速離心機(jī)（上海安亭儀器廠）。根據(jù)文獻(xiàn)14的方法，實(shí)驗(yàn)室自制單

8、羥基七元瓜環(huán)（Q7-OH），結(jié)構(gòu)如圖1所示。1.2萃取小棒（SBSE）的制備將1.0mm15mm的玻璃管作為萃取小棒的載體，其內(nèi)心密封一段鐵絲并兩端燒結(jié)封死。將此玻璃管浸泡在lmol/L的NaOH溶液中8h，去離子水清洗后再浸泡在0.1mol/L的HCl溶液中2h，最后用去離子水洗至中性并在120下烘干備用。SBSE小棒的制備：于10mL聚氯乙烯離心管中依次加入Q7-OH20mg，TFA（95%）300L，CHCI500L，OH-PDMS300L，MTMOS50L，PMHS50L和KH-560300L。離心管在渦旋振蕩器上混勻3min后，在高速離心機(jī)上以12000r/min離心5min，用滴管

9、移出上清液置于另一個(gè)10mL的聚氯乙烯離心管中。將處理好的玻璃管放入此清液中進(jìn)行反復(fù)涂覆，涂覆的次數(shù)可控制小棒涂層的厚度。涂覆好的SBSE小棒于氮?dú)獗Ｗo(hù)下室溫放置12h成膠。小棒老化：為使凝膠涂層固化，需對(duì)小棒進(jìn)行加熱老化處理。成膠后的小棒放置于100mL圓底燒瓶中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫老化小棒。溫度設(shè)置為60，小棒保持30min，然后升溫至120停留1h，最后溫度升到180保持1h完成小棒的老化。小棒清洗：小棒涂層上未反應(yīng)的固定相可通過(guò)清洗的方法去除。將制備好的小棒在80蒸餾水中浸泡清洗1h可去除未反應(yīng)的Q7-OH，然后再放入40二氯甲烷中回流清洗2h可去除未反應(yīng)的其他有機(jī)反應(yīng)試劑。制備好的小棒經(jīng)

10、電鏡測(cè)量厚度大約為440m，如圖2所示。小棒的涂層表面具有粗糙、多孔的特點(diǎn)，與文獻(xiàn)13-14的結(jié)果一致，因此有關(guān)的表征如電鏡、紅外、熱重等不過(guò)多贅述。（a）小棒涂層的厚度（b）小棒的形狀1.3SBSE-HPLC實(shí)驗(yàn)方法在10mL帶密封墊的樣品瓶中放入1根自制的萃取小棒，精密加入經(jīng)0.45m濾膜過(guò)濾后的水樣樣品8.0mL，并在室溫下攪拌萃取50min。萃取完成后，取出小棒用無(wú)塵紙擦干表面的水分。將萃取后的小棒放入200L樣品瓶?jī)?nèi)插管中，加入甲醇100L，超聲解吸10min。取20L解吸液進(jìn)行HPLC分析。小棒每次使用后，需用5mL甲醇分別超聲洗滌3次以除去吸附的雜質(zhì)。1.4色譜條件色譜柱，ODS

11、-BP（SinoChrom，4.6mm200mm，5m）;檢測(cè)波長(zhǎng)220nm;流動(dòng)相，甲醇-水（用磷酸調(diào)pH=5.0），其中甲醇的體積分?jǐn)?shù)為30%;流速0.8mL/min;進(jìn)樣量20L;溫度，室溫。2結(jié)果與討論2.1萃取條件的優(yōu)化用自制的SBSE小棒考察了解吸溶劑的種類、溶液的pH值、鹽離子濃度、萃取時(shí)間、解吸時(shí)間等因素對(duì)3種硝基苯酚異構(gòu)體萃取效率的影響，確定最佳萃取條件。2.1.1解吸溶劑的考察解吸溶劑是影響小棒萃取效率比較重要的因素。合適的解吸溶劑可使吸附的待測(cè)物質(zhì)完全解吸以提高萃取效率。本實(shí)驗(yàn)考察了甲醇、乙醇和乙腈作為解吸溶劑對(duì)硝基苯酚異構(gòu)體萃取效率的影響，結(jié)果如圖3（a）所示。從圖3（

12、a）可以看出：甲醇對(duì)3種化合物的解吸效果最好，故選做本實(shí)驗(yàn)的解吸劑;自制小棒對(duì)鄰硝基苯酚的萃取效率最好，這可能是因?yàn)猷徬趸椒拥目臻g位阻最小，最有利于分子上的苯環(huán)進(jìn)入七元瓜環(huán)的空腔而發(fā)生相互作用。2.1.2萃取溶液的pH值酸性或堿性化合物在溶液中的存在形式受溶液pH值的影響很大。一般中性存在形式更利于涂層的萃取。酚類化合物是酸性物質(zhì)，在酸性條件下以分子形式存在有利于萃取。從圖3（b）可以看出，3種硝基苯酚異構(gòu)體在pH為3時(shí)，萃取效率均為最佳，故選擇pH為3作為最佳萃取pH值。2.1.3鹽離子濃度鹽效應(yīng)可通過(guò)增加溶液中離子強(qiáng)度的方式降低有機(jī)物在水中的溶解度，使待測(cè)物以分子形式析出，有利于在涂層上

13、的吸附。從圖3（c）可以看出：隨著加入鹽離子濃度的增大，3個(gè)硝基苯酚化合物的萃取效率提高，鹽離子濃度為0.30g/mL時(shí)幾乎已達(dá)到其飽和濃度，因此采用飽和氯化鈉作為鹽離子濃度。2.1.4萃取時(shí)間萃取時(shí)間越長(zhǎng)，待測(cè)物在小棒上吸附的量越多，最后吸附達(dá)到平衡，萃取量不再增加。從圖3（d）可以看出，當(dāng)萃取時(shí)間為50min時(shí)，吸附量達(dá)到最大，所以選擇50min為最佳萃取時(shí)間。2.1.5解吸時(shí)間解吸時(shí)間越長(zhǎng)，目標(biāo)物解吸得越徹底，但過(guò)長(zhǎng)的解吸時(shí)間會(huì)縮短涂層的使用壽命。從圖3（e）可以看出，解吸時(shí)間為10min時(shí)就可獲得最好的萃取效率，因此選擇10min為最佳解吸時(shí)間。2.2SBSE-HPLC-DAD分析方法

14、的方法學(xué)驗(yàn)證精密量取相同體積不同濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液分別加入到8mL水樣中，配成一系列濃度的加標(biāo)溶液，按照1.3和1.4的方法進(jìn)行處理并測(cè)定。以3個(gè)硝基苯酚異構(gòu)體的峰面積對(duì)質(zhì)量濃度進(jìn)行線性回歸，得到3個(gè)硝基苯酚的線性范圍和相關(guān)系數(shù)。方法的檢測(cè)限（Ld）和定量限（Lq）分別按照公式L=3S/S和L=10S/S進(jìn)行計(jì)算，其中，S為10次空白試劑所測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，S為分析校準(zhǔn)曲線的斜率。日內(nèi)精密度以濃度為0.8mg/L的樣品在一日內(nèi)連續(xù)測(cè)定5次的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)表示;日間精密度則以同一個(gè)樣品連續(xù)測(cè)定5d，每天重復(fù)測(cè)定3次的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。所有測(cè)定結(jié)果如表1所示。從表1可以看出：本法的線性范圍為0.01

15、10.00mg/L，檢測(cè)限為0.0020.006mg/L，日內(nèi)、日間精密度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（D）為2.9%7.5%，說(shuō)明該法具有較寬的線性范圍、良好的靈敏度和重現(xiàn)性。2.3實(shí)際樣品分析為檢驗(yàn)本方法的適用性，對(duì)當(dāng)?shù)鼗ㄏ铀⒆詠?lái)水和校園湖水進(jìn)行了檢測(cè)，沒(méi)有檢測(cè)出3種硝基苯酚異構(gòu)體。以花溪河水為樣本，在高、中、低3個(gè)濃度水平進(jìn)行了加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)，相關(guān)的色譜圖如圖4所示，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。3個(gè)加標(biāo)濃度的平均相對(duì)回收率為71.5%116.8%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.4%8.7%，說(shuō)明所建立方法的準(zhǔn)確度和精密度良好，可用于實(shí)際水樣中3種硝基苯酚異構(gòu)體的測(cè)定。2.4本文方法與其他分析方法的比較將本文方法與文獻(xiàn)報(bào)道

16、的測(cè)定水樣中硝基苯酚異構(gòu)體的方法進(jìn)行了比較，結(jié)果見(jiàn)表3。從表3可以看出，本文方法具有更好的靈敏度，樣品處理簡(jiǎn)單、環(huán)保、取樣量少。結(jié)果表明：自制萃取小棒選擇性好，萃取性能高，能較好地提高儀器測(cè)定的靈敏度。3結(jié)論通過(guò)溶膠-凝膠方法制備了基于單羥基七元瓜環(huán)的固相微萃取攪拌棒，聯(lián)用HPLC-DAD建立了水樣中3種硝基苯酚異構(gòu)體的測(cè)定方法。通過(guò)對(duì)萃取條件的優(yōu)化，得到固相微萃取攪拌棒對(duì)酚類物質(zhì)萃取的最優(yōu)萃取條件為：萃取時(shí)間50min，溶液的pH值為3.0，鹽離子濃度為飽和氯化鈉，解吸溶劑為甲醇，解吸時(shí)間10min。方法的樣品預(yù)處理簡(jiǎn)單、環(huán)保、樣品用量少。測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確、靈敏，滿足水樣中痕量硝基苯酚異構(gòu)體的檢

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