CN106338559B - 一种氯消毒副产物二氯乙酰胺的气相色谱检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氯消毒副产物二氯乙酰胺的气相色谱检测方法，具体步骤包括：将待测样品溶液进行固相萃取富集等前处理，通过气相色谱‑电子捕获检测器分析，得到待测样品的气相色谱图，并针对不同浓度的标准品溶液以峰面积和标准品溶液浓度绘制标准曲线，得到峰面积与标准品溶液浓度之间的线性关系，计算出加标回收率，最后利用仪器自带的信号曲线积分处理功能对待测样品的吸收峰进行面积积分，对照标准曲线即可计算出二氯乙酰胺的含量，该方法具有操作简单、高效、灵敏度高，重现性好，回收率高，适用范围广的特点。
Description
技术领域
本发明属于水中污染物的检测技术领域，具体涉及一种氯消毒副产物二氯乙酰胺的气相色谱检测方法。
背景技术
含氮消毒副产物二氯乙酰胺(DCAcAm)广泛存在于采用经氯或氯胺消毒的饮用水中。近年来，由于其细胞毒性、基因毒性和“三致性---致畸、致癌、致突变”都高于传统的含碳消毒副产物(C-DBPs)，如三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HANs)，故引起人们的广泛关注。但是二氯乙酰胺在水中的含量低，对检测技术要求高。因此，寻找一种简便、灵敏度高的检测方法显得尤为重要。
目前，二氯乙酰胺的检测应用最多的就是气相-质谱方法(GC-MS)，但该方法尚存在如下缺点：该方法的检测限较高(平均约290ng/l)导致水中纳克级的二氯乙酰胺浓度定量检测的精度不高，且在具体应用中需要先浓缩相当高的倍数才能精确检出，导致检测中样品的浓缩预处理步骤较繁琐，另外GC-MS的设备费用较高，不适合大多数没有足够经费支持的实验室开展检测。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供了一种氯消毒副产物二氯乙酰胺的气相色谱检测方法，该方法具有简单、高效、灵敏度高，重现性好，回收率高，适用范围广的特点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种氯消毒副产物二氯乙酰胺的气相色谱检测方法，其特征在于包括以下步骤：
S01，取样和制样：将水样过滤后倒入棕色玻璃瓶中，将水样放在pH为4.5～5.5的条件下冰水保存；
S02，水样的固相萃取：活化固相萃取柱；取一定量水样，以一定流速通过活化的固相萃取柱，完成水样的固相萃取富集；以有机试剂作为洗脱剂，使洗脱剂以一定流速通过固相萃取柱，收集洗脱液；
S03，浓缩定容：将洗脱液脱水后进行浓缩并定容到1.0mL，倒入色谱分析小瓶中；
S04，有机溶剂空白样的制备：将S02中的有机试剂过滤后装入色谱分析小瓶中，作为有机溶剂空白样；
S05，标准品溶液的制备：制备不同浓度的二氯乙酰胺标准品溶液，并分别装入色谱分析小瓶中；
S06，气相色谱--电子捕获检测器检测：将定容的装有待测样品的色谱分析小瓶、有机溶剂空白样和不同浓度的二氯乙酰胺标准品溶液放入气相色谱的仪器样品架上，进样，经电子捕获检测器进行检测并记录图谱；
S07，出峰时间确定、标准曲线的绘制及加标回收率计算：根据标准品溶液的出峰时间确定待测样品的出峰时间；根据不同浓度的二氯乙酰胺标准品溶液所对应的气相色谱图，绘制峰面积与标准品溶液浓度之间的标准曲线，得到峰面积与标准品溶液浓度之间的线性关系，计算出加标回收率；所述标准品溶液中，溶质为二氯乙酰胺，溶剂为S02中有机试剂；
S08，结果表征：在实验所得的待测样品图谱中找到与标准品溶液出峰时间对应的吸收峰，对吸收峰的峰面积进行积分计算，即可根据S07所述的标准曲线对应计算得到待测样品中二氯乙酰胺的含量。
S01中将水样放在pH为4.5～5.5的缓冲液中用冰水保存，所述缓冲液为0.2M乙酸钠和0.3M乙酸的混合溶液。
S02中所述固相萃取柱包括HLB小柱；所述水样用量为0.1L，以5-10mL/min的流速通过活化的固相萃取柱；所述洗脱剂为乙酸乙酯，用量为2-3mL，以0.5-1.0mL/min流速通过固相萃取柱。
S03中浓缩方式包括采用氮蒸发器浓缩，氮蒸发器的温度设为37～45℃，氮气压力设为0.3Mpa；脱水为采用无水硫酸钠脱水。
S06中气相色谱仪采用CP Wax 52CB毛细管气相色谱柱，色谱柱规格为30m×0.32mm×0.5μm；进样口温度设为250℃，电子捕获检测器温度为300℃，载气为高纯氮气，流速为2mL/min，尾吹气流量为50mL/min，进样方式为分流进样，分流比为2:1，进样体积为1μL，气相色谱柱升温程序如下，初始温度设为80℃保持5min，以30℃/min的速度升温至240℃，保持5.2min，总运行时间为15min。
S05中所配标准品溶液浓度梯度分别为：100、500、1000、1500、2000ng/L。
S07中加标回收率的计算式为其中Cs表示加入标准品溶液的浓度，C表示仪器检出浓度。
本发明的有益效果在于：
1、本发明采用固相萃取-气相色谱--电子捕获检测器测定氯消毒副产物二氯乙酰胺的浓度，首先将待测样品溶液进行固相萃取富集等前处理，然后通过气相色谱-电子捕获检测器分析，得到待测样品的气相色谱图，并针对不同浓度的标准品溶液以峰面积和标准品溶液浓度绘制标准曲线，得到峰面积与标准品溶液浓度之间的线性关系，计算出加标回收率，最后利用仪器自带的信号曲线积分处理功能对待测样品的吸收峰进行面积积分，对照标准曲线即可计算出二氯乙酰胺的含量，该方法操作简单、高效，具有高的灵敏度和令人满意的回收率及重现性。
2、本发明提供的检测方法，在经过图谱分析和生产实践对比下，电子捕获检测器(ECD)具有更高的选择性、灵敏性。气相色谱--电子捕获检测器(GC--ECD)能够克服GC-MS的缺点，如本方法检测限降低到100ng/l、回收率达到85％以上、重现性高。更重要的是，气相仪器的设备费用较GC-MS低，更适合于大多数没有足够经费支持的实验室开展检测。另外，样品浓缩中采用的固相萃取法可以高倍数地富集水样中的被测物质，还可以减少溶剂的消耗，操作简单，高效。因此，采用固相萃取-气相色谱-电子捕获检测器(SPE--GC--ECD)在二氯乙酰胺含量检测方法中表现出较好的优越性。
附图说明
图1为二氯乙酰胺标准曲线图；
图2为二氯乙酰胺标准品溶液(1000ng/l)气相色谱图；
图3～图6为实施例中某水厂出厂水四个待测样品的气相色谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明实施例所使用的仪器设备主要有美国Varian公司生产的CP 3800气相色谱仪(配备电子捕获检测器)和美国Biotage全自动氮吹浓缩仪，二氯乙酰胺标准品(DCAcAm)来自于德国Alfa Aesar公司。
实施例1：
如图1～图4所示，检测某水厂出厂水二氯乙酰胺生成势：
步骤(1)取样和制样：
用经超声清洗干净的取样瓶分别采集一天内不同时间段的水厂出厂水。取样编号分别为①和②；静止2小时后将水样经0.45μm的聚偏氟乙烯膜过滤，将滤后的水样倒入棕色玻璃瓶中，用事先配制好的缓冲液(0.2M乙酸钠和0.3M的乙酸)调节水样pH值至4.5左右，把玻璃瓶放入冰水(0℃)中保存，该状态下二氯乙酰胺能够稳定存在，试验开始前取200mL水样加入55μl的次氯酸钠溶液(含有效氯5％)进行消毒，室温条件下，放在阴暗处使其充分反应24h以上。
步骤(2)样品的固相萃取：
预先用甲醇、乙酸乙酯依次润洗HLB萃取柱，去除干扰和活化柱子，再用纯水通过萃取柱条件化；取0.1L消毒后水样，以5mL/min的流速通过活化的固相萃取柱，完成固相萃取富集；以乙酸乙酯作为洗脱剂，用量为2mL，以0.5mL/min的流速通过固相萃取柱，收集洗脱液。
步骤(3)浓缩定容：
加入无水硫酸钠脱水后，将收集到的洗脱液放入氮蒸发器中进行浓缩，设定水浴温度为37℃，氮气压力0.3Mpa，用氮吹浓缩仪定容到1.0mL，2个水样分别倒入1.5mL色谱分析小瓶中；
步骤(4)气相色谱--电子捕获检测器检测：
将已定容的样品放入气相色谱的仪器样品架上，设定仪器工作条件：色谱柱为CPWax52CB毛细管气相色谱柱，色谱柱规格为30m×0.32mm×0.5μm；进样口温度：250℃；电子捕获检测器温度：300℃；载气为高纯氮气(纯度为99.99％)，流速：2mL/min，尾吹气流量：50mL/min；；进样方式为分流进样，分流比为2:1，进样体积为1μL；气相色谱柱升温程序为：初始温度设为80℃保持5min，以30℃/min升温至240℃，保持5.2min，总运行时间为15min；采用自动微量进样针抽取样品和空白样(乙酸乙酯)进行检测并记录图谱。
步骤(5)出峰时间确定：
将二氯乙酰胺标准品溶液通过步骤(4)的要求进行操作得到气相色谱图，将待测水样①和②经过步骤(1)—(4)后得到的图谱与标准品气相色谱图进行对比，确定待测样品出峰时间；根据不同浓度标准溶液所对应的气相色谱图绘制标准曲线(如图1所示，做标准曲线时所配标准溶液浓度分别为100、500、1000、1500、2000ng/L，其中1000ng/L标准溶液所对应的气相色谱图如图2所示)，从而得到峰面积与标准品溶液浓度之间的线性关系，计算出加标回收率，所述标准品溶液中，溶质为二氯乙酰胺，溶剂为乙酸乙酯，如下表1所示，根据本方法标准品溶液所得样品出峰时间大约为9.78min，加标回收率为85％～112％；经过比较本实例中两个水样的出峰时间分别为：9.78、9.77min。
表1二氯乙酰胺标准曲线及加标回收率
步骤(6)结果表征：
利用仪器配备的Galaxie气相色谱仪操作软件的图谱曲线积分功能，使用外标法得出二氯乙酰胺的含量；在实验所得样品图谱(如图3、图4所示，为两个水样的气相色谱图)中找到各自出峰时间对应的峰，并采用操作软件对吸收峰进行积分得到峰面积，然后点击识别峰的计算结果得到相应的含量；两个水样的实际结果见表2。
表2出厂水二氯乙酰胺生成势含量测定结果
实施例2：
如图1，图2，图5，图6所示，检测某水厂出厂水二氯乙酰胺生成势：
步骤(1)取样和制样：
用经超声清洗干净的取样瓶分别采集一天内不同时间段的水厂出厂水。取样编号分别为③和④；静止2小时后将水样经0.45μm的聚偏氟乙烯膜过滤，将滤后的水样倒入棕色玻璃瓶中，用事先配制好的缓冲液(0.2M乙酸钠和0.3M的乙酸)调节水样pH值至5.5左右，把玻璃瓶放入冰水(0℃)中保存，该状态下二氯乙酰胺能够稳定存在，试验开始前取200mL水样加入55μl的次氯酸钠溶液(含有效氯5％)进行消毒，室温条件下，放在阴暗处使其充分反应24h以上。
步骤(2)样品的固相萃取：
预先用甲醇、乙酸乙酯依次润洗HLB萃取柱，去除干扰和活化柱子，再用纯水通过萃取柱条件化；取0.1L消毒后水样，以10mL/min的流速通过活化的固相萃取柱，完成固相萃取富集；以乙酸乙酯作为洗脱剂，用量为3mL，以1.0mL/min的流速通过固相萃取柱，收集洗脱液。
步骤(3)浓缩定容：
加入无水硫酸钠脱水后，将收集到的洗脱液放入氮蒸发器中进行浓缩，设定水浴温度为45℃，氮气压力0.3Mpa，用氮吹浓缩仪定容到1.0mL，2个水样分别倒入1.5mL色谱分析小瓶中；
步骤(4)气相色谱--电子捕获检测器检测：
将已定容的样品放入气相色谱的仪器样品架上，设定仪器工作条件：色谱柱为CPWax52CB毛细管气相色谱柱，色谱柱规格为30m×0.32mm×0.5μm；进样口温度：250℃；电子捕获检测器温度：300℃；载气为高纯氮气(纯度为99.99％)，流速：2mL/min，尾吹气流量：50mL/min；；进样方式为分流进样，分流比为2:1，进样体积为1μL；气相色谱柱升温程序为：初始温度设为80℃保持5min，以30℃/min升温至240℃，保持5.2min，总运行时间为15min；采用自动微量进样针抽取样品和空白样(乙酸乙酯)进行检测并记录图谱。
步骤(5)出峰时间确定：
将二氯乙酰胺标准品溶液通过步骤(4)的要求进行操作得到气相色谱图，将待测水样③和④经过步骤(1)—(4)后得到的图谱与标准品气相色谱图进行对比，确定待测样品出峰时间；根据不同浓度标准溶液所对应的气相色谱图绘制标准曲线(如图1所示，做标准曲线时所配标准溶液浓度分别为100、500、1000、1500、2000ng/L，其中1000ng/L标准溶液所对应的气相色谱图如图2所示)，从而得到峰面积与标准溶液浓度之间的线性关系，计算出加标回收率，所述标准溶液中，溶质为二氯乙酰胺，溶剂为乙酸乙酯，如上表1所示，根据本方法标准品溶液所得样品出峰时间大约为9.78min，加标回收率为85％～112％；经过比较本实例中两个水样的出峰时间分别为：9.78、9.75min。
步骤(6)结果表征：
利用仪器配备的Galaxie气相色谱仪操作软件的图谱曲线积分功能，使用外标法得出二氯乙酰胺的含量；在实验所得样品图谱(如图5，图6所示，为两个水样的气相色谱图)中找到各自出峰时间对应的峰，并采用操作软件对吸收峰进行积分得到峰面积，然后点击识别峰的计算结果得到相应的含量；两个水样的实际结果见表3。
表3出厂水二氯乙酰胺生成势含量测定结果
本发明提供的检测方法，色谱柱后样品出峰时间和峰值稳定，操作简单、结果准确高效、可节省大量的时间和检测成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种氯消毒副产物二氯乙酰胺的气相色谱检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S01，取样和制样：将水样过滤后倒入棕色玻璃瓶中，将水样放在pH为4.5～5.5的条件下冰水保存；
S02，水样的固相萃取：活化固相萃取柱；取一定量水样，以一定流速通过活化的固相萃取柱，完成水样的固相萃取富集；以有机试剂作为洗脱剂，使洗脱剂以一定流速通过固相萃取柱，收集洗脱液；
S03，浓缩定容：将洗脱液脱水后进行浓缩并定容到1.0mL，倒入色谱分析小瓶中；
S04，有机溶剂空白样的制备：将S02中的有机试剂过滤后装入色谱分析小瓶中，作为有机溶剂空白样；
S05，标准品溶液的制备：制备不同浓度的二氯乙酰胺标准品溶液，并分别装入色谱分析小瓶中；
S06，气相色谱--电子捕获检测器检测：将定容的装有待测样品的色谱分析小瓶、有机溶剂空白样和不同浓度的二氯乙酰胺标准品溶液放入气相色谱的仪器样品架上，进样，经电子捕获检测器进行检测并记录图谱；
S07，出峰时间确定、标准曲线的绘制及加标回收率计算：根据标准品溶液的出峰时间确定待测样品的出峰时间；根据不同浓度的二氯乙酰胺标准品溶液所对应的气相色谱图，绘制峰面积与标准品溶液浓度之间的标准曲线，得到峰面积与标准品溶液浓度之间的线性关系，计算出加标回收率；所述标准品溶液中，溶质为二氯乙酰胺，溶剂为S02中有机试剂；
S08，结果表征：在实验所得的待测样品图谱中找到与标准品溶液出峰时间对应的吸收峰，对吸收峰的峰面积进行积分计算，即可根据S07所述的标准曲线对应计算得到待测样品中二氯乙酰胺的含量；
S01中将水样放在pH为4.5～5.5的缓冲液中用冰水保存，所述缓冲液为0.2M乙酸钠和0.3M乙酸的混合溶液；
S02中所述固相萃取柱包括HLB小柱；所述水样用量为0.1L，以5-10mL/min的流速通过活化的固相萃取柱；所述洗脱剂为乙酸乙酯，用量为2-3mL，以0.5-1.0mL/min流速通过固相萃取柱；
S03中浓缩方式包括采用氮蒸发器浓缩，氮蒸发器的温度设为37～45℃，氮气压力设为0.3Mpa；脱水包括采用无水硫酸钠脱水；
S06中气相色谱仪采用CP Wax 52CB毛细管气相色谱柱，色谱柱规格为30m×0.32mm×0.5μm；进样口温度设为250℃，电子捕获检测器温度为300℃，载气为高纯氮气，流速为2mL/min，尾吹气流量为50mL/min，进样方式为分流进样，分流比为2:1，进样体积为1μL，气相色谱柱升温程序如下，初始温度设为80℃保持5min，以30℃/min的速度升温至240℃，保持5.2min，总运行时间为15min；
S05中所配标准品溶液浓度梯度分别为：100、500、1000、1500、2000ng/L；
S07中加标回收率的计算式为其中Cs表示加入标准品溶液的浓度，C表示仪器检出浓度。
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