固相萃取-超高效液相色谱串...测定水中13种苯胺类化合物_罗火焰.pdf

第 32 卷，第3 期2023 年3 月化学分析计量CHEMICAL ANALYSIS AND METERAGEVol.32,No.3Mar.2023固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法测定水中13种苯胺类化合物罗火焰1，皮施施1，宋洲2，3，周宇齐2，吉义平2，卢显鹏1，董静21.湖北华祥地质环境检测科技有限公司，武汉 430000；2.湖北省地质实验测试中心，武汉430034；3.资源与生态环境地质湖北省重点实验室（湖北省地质局），武汉430034摘要建立了固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法测定水中13种苯胺类化合物。样品通过HC-C18固相萃取小柱富集，洗脱后加入内标苯胺-D5进行氮吹浓缩，经HSS T3色谱柱（150 mm2.1 mm，1.8 m）分离，采用多反应监测扫描模式，以内标法定量。13种苯胺类化合物在0.1100 g/L（其中3-硝基苯胺为0.2200 g/L）范围内与特征离子的色谱峰面积线性关系良好，相关系数均大于0.995，方法检出限为0.0010.006 g/L，平均加标回收率为67.3%117%，测定结果的相对标准偏差为3.77%16.9%（n=6）。该法操作简单、稳定性好，能够满足实际水体中13种苯胺类化合物大批量样品分析的需求。关键词超高效液相色谱-串联质谱法；苯胺类化合物；固相萃取；水中图分类号：O657.7 文献标识码：A 文章编号：1008-6145(2023)03-0012-06Determination of 13 aniline compounds in water by solid phase extraction-ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometryLUO Huoyan1,PI ShiShi1,SONG Zhou2,3,ZHOU Yuqi2,JI Yiping2,LU Xianpeng1,DONG Jing21.Hubei Huaxiang Geological Environment Testing Technology Co.,Ltd.,Wuhan430034,China；2.Hubei Province Geological Experimental Testing Center,Wuhan430034,China；3.Hubei Key Laboratory of Resources and Eco-environment Geology(Hubei Geological Bureau),Wuhan430034,ChinaAbstract The determination of 13 aniline compounds in water by solid phase extraction-ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry was developed.The samples were enriched by HC-C18 solid phase extraction cartridge.After elution,the internal standard aniline-D5 was added to concentrate by nitrogen blowing.The samples were separated by HSS T3 column(150 mm2.1 mm,1.8 m),monitored in multiple reaction monitoring mode,and quantified by internal standard method.The 13 aniline compounds had good linear relationship with the chromatographic peak area of characteristic ions in the range of 0.1-100 g/L(among which 3-nitroaniline was 0.2-200 g/L),the correlation coefficients were all greater than 0.995,and the method detection limit was 0.001-0.006 g/L.The average spiked recoveries were 67.3%-117%,and the relative standard deviations of determination results were 3.77%-16.9%(n=6).The method is simple in operation and good in stability,and can meet the needs of large scale sample analysis of 13 aniline compounds in actual water.Keywords ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry;aniline compounds;solid phase extraction;water苯胺类化合物作为一些重要化工原料的中间体已被广泛用于染料、制药、橡胶、涂料、农药及塑料等领域，随着工业废水的排放污染环境水体1。因其对人体具有潜在的致癌、致畸、致突变作用，已被列doi:10.3969/j.issn.1008-6145.2023.03.003基金项目湖北省地质局科研项目（KJ 2021-18、KJ 2022-36）通信作者宋洲，博士，高级工程师，主要从事环境有机污染物分析检测及其处置技术研究收稿日期20230115引用格式罗火焰，皮施施，宋洲，等.固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法测定水中13种苯胺类化合物 J.化学分析计量，2023，32（3）：12.LUO Huoyan,PI ShiShi,SONG Zhou,et al.Determination of 13 aniline compounds in water by solid phase extraction-ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometryJ.Chemical Analysis and Meterage,2023,32(3):12.12罗火焰，等：固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法测定水中13种苯胺类化合物入我国水中优先控制污染物黑名单2，因此开展环境水体中苯胺类化合物的监测对控制其污染，保障人体安全具有重要的意义。环境中苯胺类化合物的检测方法主要包括气相色谱法、气相色谱-质谱法、液相色谱法和液相色谱质谱法等3。由于苯胺类化合物不稳定，容易氧化损失，增加了其样品前处理及分析检测的难度。在分析检测方面，高温气化过程使得气相色谱法和气相色谱-质谱法稳定性较差。相比而言，苯胺类化合物采用液相色谱和液相色谱质谱分离的稳定性较好，尤其是后者，灵敏度高、定性能力强、取样量少，已成为苯胺类化合物检测重点研究方向4-9。尽管直接进样液相色谱质谱可实现苯胺类化合物的快速检测，但其方法检出限远高于经固相萃取法富集的结果。目前，苯胺类化合物固相萃取主要采用离子交换固相萃取柱4,9，而采用常见的C18固相萃取小柱的研究鲜有报道。在样品前处理方面，苯胺类化合物水样保存需加入抗氧化剂硫代硫酸钠10，随着样品处理步骤的延长，低沸点组分回收率难以控制，需要分析人员具有较丰富的实践经验3。笔者在前期的研究中发现，氮吹浓缩环节对样品回收率具有较大的影响，由物质性质而定，尤其是对于低沸点、不稳定组分11-12，但现有研究鲜有关于此方面的报道。基于上述分析，笔者采用固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法测定水中13种苯胺类化合物，重点关注C18固相萃取小柱的分离富集效果和样品氮吹浓缩条件的优化，以期解决苯胺类化合物不稳定、易氧化对其回收率的影响，建立水体中苯胺类化合物快速、准确的分析检测方法。1实验部分1.1主要仪器与试剂超高效液相色谱串联质谱仪：ACQUITY UPLC Xevo TQ-S型，美国沃特世公司。隔膜真空泵：GM-0.33A型，天津市津腾实验设备有限公司。全 自 动 氮 吹 浓 缩 仪：Turbo VapII 型，瑞 典Biotage公司。固相萃取装置：CNW 24位固相萃取真空装置，德国CNW Technologies GmbH公司。pH计：PHS-25型，上海仪电科学仪器股份有限公司。超纯水机：Milli-Q Direct 8 型，美国密理博公司。13种苯胺类混合标准溶液：包括苯胺、联苯胺、4-甲基苯胺、2-甲氧基苯胺、3-甲基苯胺、2-甲基苯胺、2,4-二甲基苯胺、4-硝基苯胺、4-氯苯胺、2-萘胺、2,6-二甲基苯胺和3-氯苯胺，其中3-硝基苯胺质量浓度为200 mg/L，其余组分质量浓度均为100 mg/L，介质为甲醇，上海安谱实验科技股份有限公司。苯胺-D5标准溶液：质量浓度为100 mg/L，介质为甲醇，上海安谱实验科技股份有限公司。HC-C18固相萃取小柱：500 mg，6 mL，上海安谱实验科技股份有限公司。甲醇：色谱纯，美国Fisher公司。甲酸：色谱纯，德国CNW公司。硫代硫酸钠、氨水：优级纯，国药集团化学试剂有限公司。实验用水均为Milli-Q超纯水。1.2仪器工作条件（1）色谱。色谱柱：Waters ACQUITY UPLC HSS T3型柱（150 mm2.1 mm，1.8 m，美国沃特世公司）；柱温：35；流动相：A为甲酸-水（体积比为0.02 100）溶液，B为甲醇，流量为0.4 mL/min；梯度洗脱程序：B体积分数为25%，保持1 min，在1.5 min内升至50%，保持4.5 min，在5 min内变为25%，保持2 min；进样体积：5 L。（2）质谱。离子源：电喷雾离子源（ESI）；扫描方式：正离子模式；离子源温度：150；毛细管电压：3.00 kV；脱溶剂气（氮气）流量：1 000 L/h；脱溶剂气温度：500；监测模式：多反应监测（MRM）；质谱多反应监测参数见表1。1.3实验步骤1.3.1样品采集与保存按照 地表水和污水监测技术规范（HJ/T 912002）和 地下水环境监测技术规范（HJ 1642020）采集水样500 mL，样品采集后用甲酸或氨水调节其pH值至78，加入40 mg硫代硫酸钠，密封避光，于04冷藏保存运输，5 d内完成萃取。1.3.2样品处理依次用6 mL甲醇和6 mL超纯水活化HC-C18固相萃取小柱，取200 mL水样用氨水调节pH值为911，然后以10 mL/min的流量通过小柱。用5 mL超纯水淋洗小柱，然后在固相萃取小柱上端连接注射器进行挤压，去除小柱中的残留水分。再用10 13化学分析计量2023 年，第 32卷，第 3 期mL的体积分数为5%的氨水甲醇溶液洗脱小柱，以5 mL/min的流量收集洗脱液。向洗脱液中加入100 L质量浓度为0.1 mg/L的苯胺-D5标准溶液作为内标，在水浴温度55和氮气压力48.2768.95 kPa（710 psi）下浓缩至略低于1 mL，用超纯水定容至2 mL，混匀后待上机测试。2结果与讨论2.1实验条件的优化2.1.1色谱柱的选择对比考察了两种超高效液相色谱柱HSS T3型柱（150 mm2.1 mm，1.8 m）和 BEH C18型柱（100 mm2.1 mm，1.7 m）对13种苯胺类化合物的分离效果，结果发现，苯胺和联苯胺在BEH C18型色谱柱上保留较差，出峰较早，容易受到基质干扰。相比而言，HSS T3型色谱柱的保留能力较强，延迟了目标化合物的出