正辛醇-水分配系數(shù)的測(cè)定

正辛醇-水分配系數(shù)的測(cè)定

大連理工大學(xué)環(huán)境與生命學(xué)院一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c內(nèi)容實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夂驼莆諟y(cè)定有機(jī)物KOW的原理和方法;掌握氣相色譜儀的使用原理和操作方法;通過(guò)測(cè)定苯的KOW，深入了解其在評(píng)價(jià)有機(jī)物環(huán)境行為方面的重要性。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:確定苯在正辛醇-水相中達(dá)到平衡的時(shí)間;用搖瓶法測(cè)定苯的KOW;氣相色譜測(cè)定水相中苯的含量。二、實(shí)驗(yàn)原理有機(jī)物KOW

：平衡狀態(tài)下，化合物在正辛醇相和水相中濃度的比值

親水基團(tuán)疏水基團(tuán)與生物體內(nèi)的碳水化合物和脂肪結(jié)構(gòu)類(lèi)似正辛醇-水系統(tǒng)常用于模擬生物體系

正辛醇/水分配系數(shù)KOW反映了有機(jī)物的疏水性或脂溶性大小

KOW越大，表明化合物越易溶于非極性介質(zhì)中，越易被生物體細(xì)胞吸收反映有機(jī)物在水中環(huán)境行為的重要參數(shù)

有機(jī)物的水溶解性，土壤沉積物吸附系數(shù)，生物富集因子及毒理學(xué)性質(zhì)都與其KOW有關(guān)測(cè)定方法:搖瓶法、產(chǎn)生柱法、高效液相色譜法

搖瓶法:

取一定體積用水飽和的正辛醇制備的目標(biāo)物溶液;

加入一定體積正辛醇飽和的蒸餾水;

恒溫(20-25℃)，振蕩平衡，離心，測(cè)定水相濃度;

計(jì)算分配系數(shù)KOW產(chǎn)生柱法:

將一定體積目標(biāo)物的水飽和的正辛醇溶液加入產(chǎn)生柱;

使用一定體積正辛醇飽和的蒸餾水循環(huán)通過(guò)恒溫(25±0.5℃)的產(chǎn)生柱中的正辛醇層;

連續(xù)測(cè)定五個(gè)水相濃度，至兩相平衡，測(cè)定分配系數(shù)

高效液相色譜間接測(cè)定法

HPLC中，溶質(zhì)的容量因子(k)與流動(dòng)相組成(CB)的基本方程為:lgk=b0+b1CB+b2lgCB

CB:甲醇的體積百分濃度b0,b1,b2:回歸系數(shù)在測(cè)定溫度下優(yōu)化流動(dòng)相組成;在此條件下測(cè)定參比物及待測(cè)物的容量因子;建立參比物lgk與lgKOW的相關(guān)方程;通過(guò)此方程計(jì)算待測(cè)物的lgKOW

三、實(shí)驗(yàn)材料與方法儀器

恒溫振蕩器;離心機(jī);氣相色譜儀(氫火焰離子化檢測(cè)器);10μL微量進(jìn)樣器;5mL和10mL具塞離心管干;各種規(guī)格移液管若干儀器條件

柱溫65℃，進(jìn)樣器120℃，檢測(cè)器(FID)140℃；載氣流速30mL/min，氫氣流速30mL/min，空氣流速300mL/min；進(jìn)樣量1μL

試劑

溶劑的預(yù)飽和:

測(cè)定lgKOW前，將正辛醇和二次蒸餾水在振蕩器上振蕩24h,使其相互飽和，靜置分層后，兩相分離，分別保存?zhèn)溆闷胶鈺r(shí)，有機(jī)相含有2.3mol/L的水，水相中含有4.5×10-3mol/L的正辛醇，備用苯標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液:

配置80.0mg/L苯的甲醇溶液，備用樣品溶液的制備:

準(zhǔn)確移取80.0mg/L苯的甲醇溶液

1mL，用水飽和的正辛醇溶液定容至10mL，備用二硫化碳(經(jīng)重蒸處理)四實(shí)驗(yàn)步驟1、繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)取80.0mg/L的苯的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液1mL于100mL容量瓶中，蒸餾水稀釋至標(biāo)線(xiàn)，搖勻;分別取0，0.5，1.5，2.0，3.0，4.0，5.0mL該溶液于5mL離心管中，蒸餾水定容;分別向離心管中加入100μLCS2，充分振搖后離心機(jī)離心分離，自CS2層中移取1μL進(jìn)行色譜分析;繪制濃度-峰面積校正曲線(xiàn)2、平衡時(shí)間的測(cè)定取樣品溶液1mL至10mL具塞離心管中，加入正辛醇飽和的蒸餾水至刻度，蓋緊塞子，置于振蕩器上振蕩測(cè)定不同時(shí)間時(shí)水相中有機(jī)物的含量水相中有機(jī)物濃度達(dá)到平衡時(shí)的時(shí)間即為有機(jī)物在正辛醇相和水相中達(dá)到平衡時(shí)的時(shí)間3、搖瓶法測(cè)定

在濃度小于0.01mol/L(正辛醇相)下進(jìn)行分配系數(shù)測(cè)定，并至少要做兩種不同濃度的實(shí)驗(yàn)，通常第一個(gè)濃度為第二個(gè)濃度的10倍。振蕩時(shí)間采用實(shí)驗(yàn)步驟2中所得的平衡時(shí)間。

取1.00mL樣品溶液于10mL具塞離心管中，加入9.00mL用正辛醇飽和的蒸餾水，恒溫振蕩器(25℃±0.5℃)振蕩，平衡后離心分離，用滴管小心吸去有機(jī)相；再離心，吸去殘留有機(jī)相。

3、搖瓶法測(cè)定取水樣時(shí)，為避免正辛醇的污染，可利用帶針頭的玻璃注射器移取水樣。首先在注射器內(nèi)吸入部分空氣，當(dāng)注射器通過(guò)正辛醇相時(shí)輕輕排出空氣，在水相中吸取足夠的水量時(shí)，迅速?gòu)娜芤褐谐槌鲎⑸淦?，拆下針頭后，即可獲得無(wú)正辛醇污染的水。從水相中取5mL于離心管中，加入100μLCS2充分震搖后，離心機(jī)破乳，取1μLCS2層進(jìn)行色譜分析，得苯的峰面積，由校正曲線(xiàn)計(jì)算出水相中苯的濃度。

平行測(cè)定三份，同時(shí)作空白實(shí)驗(yàn)。

五、結(jié)果與討論KOW:正辛醇/水分配系數(shù)，常以lgKOW來(lái)表示；C:達(dá)到平衡時(shí)有機(jī)化合物在正辛醇相中濃度(μg/mL);CW:達(dá)到平衡時(shí)有機(jī)化合物在水相中濃度(μg/mL).

KOW=C/CW

CO：有機(jī)化合物在正辛醇相中的初始濃度，(μg/mL)；CW：達(dá)到平衡時(shí)有機(jī)化合物在水相中濃度，(μg/mL)；VO：正辛醇相的體積，(mL)；VW：水相體積(mL)六、注意事項(xiàng)化合物若是有機(jī)酸堿，應(yīng)在水相中加入緩沖劑，使pH至少與未解離成分時(shí)的pKa值相差三個(gè)單位；搖瓶法測(cè)定分配系數(shù)速度較快，但存在有機(jī)物易形成膠體顆粒、揮發(fā)、吸附等缺點(diǎn)；搖瓶法僅限于lgKOW<5的化合