微波辅助萃取海洋沉积物中 16 种有机氯农药和.doc
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1、微波辅助萃取海洋沉积物中 16 种有机氯农药和10 种多氯联苯1徐恒振 1 王晓芳 1,2 翟立斐 1,3 周传光 1 王艳洁 1 马新东 1 林忠胜 1 姚子伟 11 国家海洋环境监测中心,辽宁大连(116023)2 大连海事大学环境科学与工程学院, 辽宁大连(116026)3 大连水产学院,辽宁大连(116023)E-mail:hzxu摘要:通过优化微波辅助萃取技术的影响因素的研究,建立了适合于沉积物样品中 16 种有 机氯农药和 10 种多氯联苯的微波辅助萃取方法。结果表明,在 600W,110的微波条件下, 用 30mL 体积比为 1:1 的正己烷-丙酮混合液, 萃取 3g5g 海洋沉
2、积物样品 15min,16 种有 机氯农药和 10 种多氯联苯的回收率在 85%100%的范围内。 关键词:微波辅助萃取,影响因素,海洋沉积物,有机氯农药,多氯联苯中图分类号:X551.引言微波辅助萃取技术(Microwave Assisted Extraction,MAE),利用极性分子可迅速吸收微 波能量的特性来加热一些极性溶剂,辅之精确的温度和压力控制,达到萃取样品中目标化合 物与基质分离的目的。具有高效、安全、快速、试剂用量小和易于自动控制等优点1。目前, 微波萃取技术已用于土壤、生物样品中多氯联苯与农药残留的萃取和分析2-4。对此,本文 针对海洋沉积物样品中 16 种有机氯农药(OC
3、P16)和 10 种多氯联苯(PCB10)的微波辅助 萃取的影响因素展开研究,以期建立起一个海洋沉积物样品中有机氯农药和多氯联苯的快速 有效的提取方法。2.材料和方法2.1 试剂与处理正己烷(HPLC 级,美国 TEDIA 公司);二氯甲烷(HPLC 级,美国 TEDIA 公司);丙 酮(HPLC 级,美国 TEDIA 公司);乙醚(HPLC 级,美国 TEDIA 公司);无水硫酸钠(分 析纯,450烘 4h,用干净的广口玻璃瓶盛装,置于干燥器内,待用),天津科密欧化学试 剂有限公司;高纯铜粉(使用体积比 1:1 的稀盐酸活化,去酸后正己烷封存,待用),国药 集团化学试剂有限公司;弗罗里硅土(
4、分析纯,100 目200 目,650烘 4h,去除杂质并 活化,加 5%的蒸馏水失活,混匀后置入干燥器中,待用),上海化学试剂厂。实验用有机 试剂均经过色谱分析确认无杂质干扰后方可使用。实验用水为亚沸蒸馏水。浓度为 1000mg/L 的 16 种有机氯农药标准储存溶液:-666、-666、-666、-666、p,p-DDE、p,p-DDD、p,p-DDT、七氯、环氧七氯、艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、异狄氏剂1 本课题得到国家高技术研究发展计划(863 计划)项目资助(课题编号:2006AA09Z164).5醛、异狄氏剂酮、-氯丹、硫丹-;1000mg/L 的 10 种多氯联苯标准储存溶液:CB-
5、28、CB-52、CB-155 、CB-101 、CB-112 、CB-153 、CB-118 、CB-138 、CB-180 和 CB-198 。购于美国 CHEMSERVICE 公司。用正己烷配制成相应浓度的标准使用溶液,置于棕色容量瓶密封,4 冷藏保存。2.2 仪器设备气相色谱仪 ( GC-2010A ,日本岛津 ):配用 Ni63-ECD 检 测器, DB-5 毛细管柱 (30m0.32mm0.25m),配有多阶程序升温控制系统;微波萃取仪(MARSXpress 型,美国 CEM 公司);旋转蒸发仪(RE-2000),上海亚荣生化仪器厂;旋涡混合器(XH-C),江苏金 坛市医疗仪器厂;
6、氮吹仪( N-EAP12 ), Organomation Associates,Jnc. ;玻璃层 析柱 (400mm10mm),四川蜀玻有限公司;分液漏斗(500mL,配聚四氟乙烯活塞),四川蜀玻 有限公司。2.3 沉积物样品制备方法2.3.1 海洋沉积物样品 海上采集的沉积物样品,去除石砾、贝壳等杂质,置于试验室内自然风干后,粉碎研磨,过 80 目筛,置于棕色玻璃瓶中,低温保存,作为海洋沉积物样品。2.3.2 空白沉积物样品称取 10g 海洋沉积物样品与 5g 石英砂混合均匀,用体积比为 9:1 的二氯甲烷-乙醚混 合溶液 150mL 索氏提取 24h(水浴温度 40);弃去萃取液后,再用
7、 150mL 体积比为 1:1 的正己烷-丙酮混合液,索氏提取 12h(水浴温度为 60),弃去提取液,将萃取后的沉积物 样品,阴凉处风干后,过 80 目筛,弃去石英砂。做为空白沉积物样品使用。2.3.3 加标沉积物样品取 100g 空白沉积物样品,置于直径 15cm 的平底表面皿内,均匀铺开后,将 OCP16 和 PCB10 的混合标准溶液(含 5.0g 的 OCP16 和 3.0g 的 PCB10 的混合标准丙酮溶液),均匀倒 入表面皿内,再用适量的丙酮洗涤烧杯,将清洗液再倒入表面皿内,重复 6 次,保持表面皿 内的液面没过沉积物 2mm4mm,加盖,置于阴凉通风避光处 2 周后,阴干后,
8、研磨,混 匀,做为加标沉积物样品。用索氏萃取法(100mL 体积比为 1:1 的正己烷-丙酮混合溶液,60水浴萃取 8h)和吸附 剂-离心纯化法预处理上述加标沉积物样品(重复测定 6 次),结果见表 1。可以看出,加标 沉积物中 OCP16 和 PCB10 的相对标准偏差在 1.98%10.08%之间。表明制备的加标沉积物样 品均匀性良好,尚可用于微波条件优化实验。表 1 加标沉积物样品的测定结果(10-9)和相对标准偏差(RSD,%)Tab.1 The results of OCP16 and PCB10 in spiked sediment(注 1:CB-118 和硫丹- 未分离开,CB-
9、118+硫丹-为两者结果之和,下同)待测组分名称S1S2S3S4S5S6平均值RSD(%)-66640.3545.8043.5144.1841.6744.6143.354.62-66642.0144.1343.5642.9740.2441.2842.373.46-66640.7944.0146.3243.4742.5641.9843.194.41-66639.1342.3641.0242.0236.4141.9840.495.72p,p- DDE40.1241.3746.2143.0144.3746.7043.636.01p,p- DDD45.3049.1247.4050.2341.3743.
10、2646.117.45p,p- DDT48.3249.3544.3743.0243.3749.3746.306.54七氯39.7442.3741.3640.3737.9840.7540.433.70环氧七氯49.2055.3052.0254.8149.7551.4052.084.86-氯丹44.3646.3749.6852.3947.1243.1347.187.25艾氏剂41.2043.5144.1342.3139.6440.1241.824.33狄氏剂49.3250.4046.3148.3145.1444.2647.295.15异狄氏剂46.3149.3747.3048.0345.7046.
11、4047.192.86异狄氏剂醛46.0343.0146.9745.1047.3747.0345.923.59异狄氏剂酮44.1248.3346.3245.4042.3744.7945.224.47CB-2822.0226.3526.3724.3022.4825.9524.587.98CB-5230.1332.3733.3134.3737.1935.1533.757.19CB-15525.3729.3727.3728.1524.3728.4427.187.09CB-10129.2430.8428.4128.0127.8929.9929.064.05CB-11226.5230.7928.4027
12、.1625.3729.1827.907.01CB-118+硫丹- 173.4877.1474.7175.4773.6076.4175.141.98CB-15325.7031.3727.9029.4024.3629.4528.039.29CB-13830.1531.6032.3933.7029.8630.4131.354.77CB-18024.4027.0425.9126.4920.1825.9725.0010.08CB-19825.6925.1223.4825.3621.0524.5724.217.162.4 提取方法2.4.1 微波萃取法称取 3.00g 沉积物样品和适量的无水硫酸钠均匀混合
13、,转移至微波消解罐内,加入适量 体积比为 1:1 的正己烷-丙酮混合溶液,摇匀,密封,放入微波炉内提取一定时间,冷却至 室温,将提取液转移至旋转蒸发瓶内,用正己烷洗涤样品残渣 3 次,合并滤出液, 45旋 转蒸发,浓缩萃取液至 1mL。待吸附剂-离心纯化。2.4.2 索氏萃取法称取 3.00g 沉积物样品和适量的无水硫酸钠均匀混合,装入滤纸(用前,用有机溶剂抽 提处理干净)卷成的封底圆筒内,上表面覆盖石英砂,将纸筒置于索氏萃取器内,加入 150mL体积比为 1:1 的正己烷-丙酮混合液,萃取 8h(水浴温度 60)。将萃取液全量转移至旋转蒸发瓶,用正己烷洗涤萃取器和样品残渣 3 次,合并滤出液
14、,在 45下旋转蒸发,浓缩萃 取液至 1mL 左右。待吸附剂-离心纯化。2.5 吸附剂-离心纯化法5将上述浓缩萃取液转移至离心瓶内,加入 1g3g 弗罗里硅土作为吸附剂,再加入 10mL 正己烷,5000r/min 旋涡 1min 后,再 3000r/min 离心 5min,转移离心后的溶液于旋转蒸发瓶 内,然后分别用 10mL 体积比为 1:1 的正己烷-二氯甲烷混合液和 10mL 二氯甲烷依次洗脱, 旋涡和离心条件皆同上,合并离心后的溶液于旋转蒸发瓶内,浓缩定容,加入高纯铜粉,除 硫后,待测。2.6 色谱条件载气:高纯 N2 ;柱流速:2.0mL/min;尾吹气:30mL/min;分流方式
15、:无分流进样;进 样口温度:260;柱箱初始温度:80;检测器温度:300;脉冲电流:1.0nA。柱箱升 温程序:80180,20/min;180250,5/min,保持 2min;250280,30/min, 保持 5min。OCP16 和 PCB10 的保留时间的相对标准偏差为 0.000%0.020%,仪器检出限低于 1pg。3.实验结果3.1 微波辅助萃取的主要影响因素3.1.1 提取溶剂类型对提取效果的影响 国内外学者萃取有机氯农药和多氯联苯,常用的溶剂有正己烷、二氯甲烷、丙酮 3 种,且微波对于极性溶剂的加热效果显著。EPA-3546 中推荐的萃取溶剂为体积比为 1:1 的正己 烷
16、-丙酮混合溶液,Fish6等认为,体积比为 2:3 的正己烷-丙酮混合溶液为最佳萃取剂。根据溶剂的极性,设计了正己烷、二氯甲烷、丙酮、体积比分别为 1:1 和 2:3 的正己 烷-丙酮混合液,共 5 种提取剂,在 600w、110的微波条件下提取 15min。提取率见表 2。表 2 不同类型提取剂对微波提取回收率的影响(%)Tab.2 Recovery of OCP16 and PCB10 for different kindes of extractant提取剂类型待测组分名称正己烷二氯甲烷丙酮正己烷-丙酮正己烷-丙酮(2:3,v/v)(1:1,v/v)-66657.068.583.488.
17、394.0-66671.387.191.993.1100.0-66657.771.386.889.595.9-66653.378.981.794.097.5p,p- DDE69.986.992.3100.296.4p,p- DDD61.278.587.699.1101.7p,p- DDT9.432.656.173.794.4七氯27.253.788.487.785.8环氧七氯68.784.188.989.094.3-氯丹73.786.191.998.896.4艾氏剂65.279.089.1100.093.4狄氏剂67.382.386.391.298.0异狄氏剂42.559.480.687.19
18、5.2异狄氏剂醛50.7565.769.278.185.9异狄氏剂酮50.967.573.582.188.3CB-2871.186.198.894.2101.6CB-5251.667.671.893.897.5CB-15571.384.486.285.590.7CB-10174.185.287.287.390.4CB-11266.882.882.685.984.9CB-118+硫丹-42.779.787.896.1101.2CB-15370.181.783.084.186.5CB-13856.065.776.887.494.8CB-18064.072.178.181.186.5CB-19863
19、.874.078.784.591.0表 2 显示,不同类型提取剂回收率的差异。正己烷提取的化合物的回收率大都在 50%75%之间;二氯甲烷提取的化合物的回收率集中在 65%89%之间;丙酮提取的化合物的回 收率集中在 80%95%之间,体积比 2:3 的正己烷-丙酮混合液的回收率集中在 85%100% 之间,体积比为 1:1 提取的回收率集中在 90%100%之间。三种提取剂的极性大小为:正 己烷二氯甲烷丙酮。随着提取剂极性的增强,提取回收率不断提高,对于大部分化合物,1:1 的正己烷-丙酮提取效果优于 2:3 的提取效果。但是对于七氯、艾氏剂、-氯丹等,2:3 的正己烷-丙酮混合液的提取效果
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