高效液相色谱法测定废水中苯胺类化合物

⾼效液相⾊谱法测定废⽔中苯胺类化合物的实验模拟作者：李佛军，班级：2班，学号：211103350

摘要：苯胺类化合物作为⼯业原料被⼴泛⽤于多种⾏业，它的⼤量使⽤对环境和⼈类的饮⽤⽔安全造成了很⼤的危害。本⽂以⾼效液相⾊谱法(HPLC)检测⽔中5种苯胺类化合物的⽅法，该⽅法等5种苯胺类的检出限为0.10～0.52 µg／L，回收率为70.2％～95.6％，相对标准偏差(RSD)为3.68％～8.79％，线性范围为1.0～10.0 mg／L。关键词：苯胺类化合物；⽔；环境；⾼效液相⾊谱法。

Measuring the aniline compound in water experiment simulationwith high performance liquid chromatographyFo jun LI

Abstract：As industrial raw material，aniline compound is widely used in many industries，and it's heavy use causes greatharm to environment and the safety of human's drinking water。This paper establishes the method，of measuring 5 kinds ofaniline compound in water with HPLC。In this method，for the 5 kinds of aniline categories，detection limit is 0.10～

0.52，recovery rate is 70.2％-95.6％，relative standard deviation (RSD) is3.68％-8.79％，linear range is 1.0 - 10.0 mg／L。Keywords：aniline compound；water；environment；high performance liquid chromatography。⼀、前⾔1.1 技术发展

苯胺类化合物是致癌物质，它对环境造成的污染随着它的⼴泛应⽤⽽⽇趋严重，因此对这类化合物的监测已越来越受到重视。美国、⽇本等国把苯胺类化合物列⼊主要监测项⽬或优先监测的污染物⿊名单[1]。在我国，苯胺类化合物也被列为环境重点污染物并制定了最⾼容许排放浓度。在已颁布的污⽔综合排放标准(GB 8978-88)中规定了苯胺类化合物的排放标准，并制订了分析苯胺类化合物的标准⽅法——萘⼄⼆胺偶氮光度法[2]，但不⾜的是该⽅法只能分析总的苯胺类化合物，不能对单个的苯胺类化合物进⾏定性和定量分析。⾼效液相⾊谱法能弥补这个不⾜。⽬前，⽤⾼效液相⾊谱法测定废⽔中苯胺类化合物已有报道，但未见同时测定苯胺、对硝基苯胺、间硝基苯胺、联苯胺、邻硝基苯胺、2,4-⼆硝基苯胺、Ν，Ν-⼆甲基苯胺等7种物质的报道[3]。我们⽤更简单、快速、准确的⽅法来测定这7种物质。1.2 试验设计⽬的

1. 了解⾼效液相⾊谱仪的结构及⼯作原理；

2. 了解并熟悉⾼效液相⾊谱实验流程和相关仪器操作；

3. 了解并掌握并能够通过HPLC分离测定来对⽬标化合物的分析鉴定。⼆、试验原理

⾼效液相⾊谱（HPLC）法是以⾼压下的液体为流动相，并采⽤颗粒极细的⾼效固定相的柱⾊谱分离技术。⾼效液相⾊谱对样品的适⽤性⼴，不受分析对象挥发性和热稳定性的限制，因⽽弥补了⽓相⾊谱法的不⾜。在⽬前已知的有机化合物中，可⽤⽓相⾊谱分析的约占20%，⽽80%则需⽤⾼效液相⾊谱来分析。⾼效液相⾊谱和⽓相⾊谱在基本理论⽅⾯没有显著不同，它们之间的重⼤差别在于作为流动相的液体与⽓体之间的性质的差别。

⾼效液相⾊谱的分离过程：同其他⾊谱过程⼀样，HPLC也是溶质在固定相和流动相之间进⾏的⼀种连续多次交换过程。它借溶质在两相间分配系数、亲和⼒、吸附⼒或分⼦⼤⼩不同⽽引起的排阻作⽤的差别使不同溶质得以分离。开始样品加在柱头上，假设样品中含有３个组分，Ａ、Ｂ和Ｃ，随流动相⼀起进⼊⾊谱柱，开始在固定相和流动相之间进⾏分配。分配系数⼩的组分Ａ不易被固定相阻留，较早地流出⾊谱柱。分配系数⼤的组分Ｃ在固定相上滞留时间长，较晚流出⾊谱柱。组分Ｂ的分配系数介于Ａ，Ｃ之间，第⼆个流出⾊谱柱。若⼀个含有多个组分的混合物进⼊系统，则混合物中各组分按其在两相间分配系数的不同先后流出⾊谱柱，达到分离之⽬的。

不同组分在⾊谱过程中的分离情况，⾸先取决于各组分在两相间的分配系数、吸附能⼒、亲和⼒等是否有差异，这是热⼒学平衡问题，也是分离的⾸要条件。其次，当不同组分在⾊谱柱中运动时，谱带随柱长展宽，分离情况与两相之间的扩散系数、固定相粒度的⼤⼩、柱的填充情况以及流动相的流速等有关。所以分离最终效果则是热⼒学与动⼒学两⽅⾯的综合效益[4]。三、仪器与试剂

仪器：WATERS 2695型⾼效液相⾊谱仪( 杭州赛默科技有限公司)；WA—TERS 2996型⼆极管阵列检测器(杭州赛析科技有限

公司)；Hype rsil BDS4.0mm x 200mm 不锈钢柱(北京赛谱锐思科技有限公司)；Spectra 100 UV-VIS检测器；脱⽓装置（ELITE-TEST公司）；GL-605进样阀；Y-100⾊谱⼯作站(上海华爱⾊谱分析技术有限公司)；样品过滤器。

试剂：甲醇（AR)(沈阳试剂三⼚⽣产)；⼆氯甲烷（AR)(郑州市化学试剂三⼚⽣产)；氯化钠（AR)(沈阳试剂⼚⽣产)；苯胺、间硝基苯胺、对硝基苯胺、联苯胺标样(沈阳试剂⼚⽣产)；邻硝基苯胺和2,4-⼆硝基苯胺（化学纯)(防化学院试验化⼯⼚⽣产)；Ν，Ν-⼆

甲基苯胺（化学纯)（北京化⼯⼚⽣产）。四、试验⽅法1、⾊谱条件

Hype rsil BDS4.0mm x 200mm不锈钢柱；流动相为甲醇-⽔，梯度洗脱；流速1mL/min；检测波长254nm，进样量10µL。2、样品预处理

⽤稀NaOH溶液将⽔样的pH值调⾄11-12取其中的200mL放⼊含有6g氯化钠(破乳剂)的500mL分液漏⽃中，振摇(注意振摇时不能过于激烈，以免溶液乳化，降低萃取效率)，将氯化钠完全溶解。⽤8mL⼆氯甲烷萃取2min放⽓，静置0.5h。将萃取后的有机相接收在浓缩瓶中。按照同样的步骤，将萃取后的⽔样⽤同体积的萃取剂连续萃取两次，将有机相接收在同⼀浓缩瓶中。⽤K-D浓缩器将萃取液浓缩⾄约0.8mL，然后⽤样品过滤器将浓缩液过滤到1mL的定量管中，⽤甲醇定容⾄1mL，⽤⾼效液相⾊谱法测定[5]。3. 仪器操作

（1）过滤流动相，根据需要选择不同的滤膜。

（2）有⼀段时间没⽤，或者换了新的流动相，需要先冲洗泵和进样阀。冲洗泵，直接在泵的出⽔⼝，⽤针头抽取。冲洗进样阀，需要在manual菜单下，先点击purge，再点击start，冲洗时速度不要超过10ml/min。

（3）打开HPLC⼯作站(包括计算机软件和⾊谱仪)，连接好流动相管道，连接检测系统。（4）进⼊HPLC控制界⾯主菜单，点击manual，进⼊⼿动菜单。

（5）对抽滤后的流动相进⾏超声脱⽓10-20分钟。

（6）调节流量，初次使⽤新的流动相，可以先试⼀下压⼒，流速越⼤，压⼒越⼤，⼀般不要超过2000。点击injure，选⽤合适的流速，点击on，⾛基线，观察基线的情况。（7）设计⾛样⽅法。点击file，选取select users and methods，可以选取现有的各种⾛样⽅法。若需建⽴⼀个新的⽅法，点击new method。选取需要的配件，包括进样阀，泵，检测器等，根据需要⽽不同。选完后，点击protocol。⼀个完整的⾛样⽅法需要包括：a.进样前的稳流，⼀般2-5分钟；b.基线归零；c.进样阀的loading-inject转换；d.⾛样时间，随不同的样品⽽不同。

（8）进样和进样后操作。选定⾛样⽅法，点击start。进样，所有的样品均需过滤。⽅法⾛完后，点击postrun，可记录数据和做标记等。全部样品⾛完后，再⽤上⾯的⽅法⾛⼀段基线，洗掉剩余物。（9）关机时，先关计算机，再关液相⾊谱[6]。五、结果处理及分析

5.1分析⽅法的线性和最⼩检测量5.1.1分析⽅法的线性

标准样品的配制：将7种苯胺类化合物分别配制成以甲醇为溶剂，浓度为,1g/L的储备液，然后再配制成7种浓度均为100mg/L的混合标样。再将此混合标样依次稀释成0.5，5，10，15，20，25，30mg/L的标准系列。⽤选定的⾊谱条件，分别作它们的⾊谱图，以⾊谱峰⾯积Y与对应的浓度X(mg/L)作标准曲线，求出它们的线性关系和相关系数见表1。表1苯胺类化合物的线性⽅程、相关系数和最⼩检测量化合物名称线性⽅程相关系数最⼩检测量苯胺Y=1.78×103+3.53×103X 0.09973 2.5对硝基苯胺Y=7.99×103+7.51×103X 0.999 3间硝基苯胺Y=-1.71×104+23.0×104X 0.9983 1.82联苯胺Y=-1.41×104+15.5×104X 0.9988 1.6

邻硝基苯胺Y=-3.47×102+112×102X 0.997 22，4-⼆硝基苯胺Y=4.50×104+1.59×104X 0.9974 2N，N-⼆甲基苯胺Y=2.62×105+0.56×105X 0.9986 1.25.1.1最⼩检测量

在选定的⾊谱条件下扣除空⽩采⽤逐渐稀释的⽅法，测定各种物质的最⼩检测量。5.2⽔样的分析结果5.2.1⾃配⽔样的测定

向蒸馏⽔中加⼊7种化合物的甲醇溶液，按照上⾯所述，进⾏⽔样前处理，然后按照选定的⾊谱条件进⾏⾼效液相⾊谱分析，⾊谱分离图见图1，分析结果见表2。

图1 苯胺类化合物标准样品⾊谱图1. 苯胺，2. 对硝基苯，3. 间硝基苯胺，4. 联苯胺，5. 邻硝基苯胺，6. 2，4-⼆硝基苯胺，7. Ν，Ν-⼆甲基苯胺。表2 ⾃来⽔样的分析结果

化合物名称加⼊量（µg）实测量（µg）平均回收率（%）RSD（%）平⾏试验次数苯胺30 15.47 51.57 2.03 8 对硝基苯胺3026.13 87.11 1.88 8 间硝基苯胺30 28.8 96.01 4.24 8 联苯胺30 29.89 99.63 2.1 8 邻硝基苯胺30 32.38 107.92 4.86 82，4-⼆硝基苯胺30 31.82 106.07 5.98 8N，N-⼆甲基苯胺30 27.17 90.56 4.2 85.2.2 废⽔分析结果

从某⼀染料⼚采废⽔样，按照上⾯⽔样预处理⽅法，⽴即进⾏废⽔预处理，然后按照选定的⾊谱条件进⾏分析测定（见图2）。从分析测定结果可知，废⽔中含有Ν，Ν-⼆甲基苯胺，其含量为218.9µg/L。

图2 染料⼚废⽔样⾊谱图1.Ν，Ν-⼆甲基苯胺

以上图表数据均源⾃于赵淑莉，邹汉法.⾼效液相⾊谱法测定废⽔中苯胺类化合物[J].⾊谱，1997，15（6）：508-511.此篇⽂献中。六、结论

应⽤反相⾼效液相⾊谱法，采⽤Hype rsil BDS⾊谱柱，以甲醇-⽔作为流动相，梯度洗脱UV254nm 检测，使7种苯胺类化合物达到了基线分离。⽤保留时间定性，峰⾯积定量。扣除空⽩，作各化合物的定量曲线，线性关系良好。⽤1mol/L NaOH将废⽔的PH值调⾄11-12以⼆氯甲烷作萃取剂，对废⽔处理，然后浓缩，过滤，所得回收率⾼。该⽅法

简单、快速、准确，能够对废⽔中苯胺类化合物进⾏定性、定量测定，这对于制定新的分析苯胺类化合物的标准⽅法具有重要意义。参考⽂献

[1] 黄丽芳，李来⽣，刘超.⾼效液相⾊谱-质谱法测定废⽔中芳⾹胺类化合物[J].分析科学学报，2008，24（3）：265-269.[2] 张印德，⾼⽟之.傅鸣远.苯的胺基、硝基化合物中毒的防治.

[3] 朱曙东，赵异皓.氡基酸的⾼效液相⾊谱分析[J]．⾊谱，1994，12 (1)：2 0—2 4.[4] 刘惠⽂.柱前和柱后衍⽣⾼效液相⾊谱分析[J]．⾊谱，1995，17 (2)：50—55

[5] 徐⽔平，姜焕.⾼效液相⾊谱法测定⽔中对(邻)硝基苯胺[J].中国环境监测，2003，19（3）：15-17.[6] 于世林.⾼效液相⾊谱⽅法及应⽤[M]．北京：化学⼯业出版社，2001：1-4．