智能一体化蒸馏仪蒸馏-三氯...安替比林法测定土壤中挥发酚_杨志国.pdf

2023 年 第 1 期 化学工程与装备 2023 年 1 月 Chemical Engineering&Equipment 229 智能一体化蒸馏仪蒸馏智能一体化蒸馏仪蒸馏-三氯甲烷萃取三氯甲烷萃取 -4 4-氨基安替比林法测定土壤中挥发酚氨基安替比林法测定土壤中挥发酚 杨志国，罗 宇，张建新，杨维宇，薛 玲（中国冶金地质总局昆明地质勘查院测试中心，云南 昆明 650203）摘摘 要要：采用 30ml 采样瓶采样，硫酸铜作保护剂，利用智能一体化蒸馏仪直接蒸馏，三氯甲烷萃取后分光光度法测试土壤中挥发酚检测灵敏度高，检出限为 0.028mg/kg，实际样品加标回收率在 94.7%-101.1%之间，实际土壤样品测试结果相对标准偏差 RSD 在 0.4%-1.7%之间，方法准确可靠。关键词：关键词：土壤；挥发酚；测定 土壤中挥发酚是指以苯酚计、可以从土壤和沉积物中提取出，或者能随水蒸汽蒸馏出，且能同 4-氨基安替比林反应生成有色化合物的挥发性酚类化合物1，其属于我国土壤环境检测的常规项目。由于其容易挥发，在土壤中分布不均匀等诸多因素而导致检测结果精密度难以控制。目前土壤中挥发酚检测方法主要有-氨基安替比林分光光度法2-3和连续流动注射分析法4-5。前者虽然操作烦琐、流程长，但检出限低、抗干扰能力较强，是目前国际通用的土壤挥发酚检测方法。后者是近年来随着仪器分析的发展，逐渐代替手动比色的一种分析方法，但其因设备昂贵，测试周期长，灵敏度低等诸多因素还未被检测行业推广使用。本文从采样、蒸馏萃取、以及比色等影响土壤挥发酚测定的环节探讨了环境土壤中挥发酚的检测。1 1 实验部分实验部分 1.1 仪器设备和试剂 数显调速多用振荡器（HY-8A，江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司）离心机（KL04A，湖南凯达科学仪器有限公司）超声波清洗机（JP-100S，深圳市洁盟清洗设备有限公司）智能一体化蒸馏仪（DH5280，北京德合创睿仪器技术有限公司）全自动液液萃取仪（DH-3160，北京德合创睿仪器技术有限公司）紫外可见分光光度计（UT-1900，日立分析仪器厂）挥发酚标准储备液（1000mg/L,BW20018-1000-W-20，A22030169,坛墨科技）无水硫酸铜（AR，天津风帆）；4-氨基安替比林（0.64g/L，现配现用或 4以下低温保存可用一周）；磷酸（AR，川东化工）；三氯甲烷（AR，天盛源化工）；无酚水（必须过膜脱气后再使用）。2 2 实验方法实验方法 2.1 样品采集 采样前，向 30 ml 具螺旋盖的棕色玻璃广口瓶内注入10.0 ml5g/L 的硫酸铜溶液，准确称量并记录每个样品瓶的重量（含瓶盖）；采样时，将样品瓶填满并快速清除掉样品瓶螺纹及外表面上黏附的样品，密封样品瓶，二次称重，差减法计算实际采样质量 m，每个检测点位应至少采集 2 份样品，采集后的样品应4以下冷藏保存并在3天内分析测试。2.2 水分测定 采集挥发酚样品的同时采集另一份样品于密封自封袋中测试鲜样干物质用以校正样品中实际样品挥发酚含量，测试方法参照 HJ 613。2.3 样品中挥发酚提取 回室内后将样品回复至室温，将样品瓶内所有样品转移至 500 ml 具螺旋盖的广口聚乙烯瓶中，并用 10 ml10 g/L的氢氧化钠溶液清洗样品瓶 3 次，将清洗液合并倒入聚乙烯瓶中，加入 260 ml 同浓度的氢氧化钠溶液，致使提取液总体积为 300ml，拧紧螺旋盖，水平振荡或超声波仪超声提取10 min，静置 5 min，取 250 ml 上清液移入 500 ml 全玻璃蒸馏瓶中，待蒸馏。2.4 试样蒸馏 向蒸馏瓶中试样滴加指示剂后硫酸调节 pH 至溶液呈现红色（此时 pH4.0），再加入 5 g 五水硫酸铜和几颗玻璃珠，利用智能一体化蒸馏仪蒸馏至流出液至 200ml 停止蒸馏，待萃取。2.5 标准曲线绘制及样品测试 将挥发酚储备液先稀释至 1.00mg/L，然后用此二级液分别吸取绝对含量为 0.00、5.00、20.0、50.0、100、250、的系列曲线点放入一组 500ml 分液漏斗中，加入缓冲溶液后DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.01.052230 杨志国：智能一体化蒸馏仪蒸馏-三氯甲烷萃取-4-氨基安替比林法测定土壤中挥发酚 摇匀，再加入 2ml 浓度为 0.64g/L 的 4-氨基安替比林显色也，加纯水至250ml，混匀后加入2ml8%铁氰化钾溶液及10ml三氯甲烷，摇匀 2min 后静置分层，棉花过滤、放出下层三氯甲烷于 1cm 比色皿中，于 460nm 波长处测定其吸光值 A，试剂空白作参比，以挥发酚绝对浓度为横坐标，吸光值 A为纵坐标绘制曲线。2.6 结果计算 样品测试参照曲线前处理进行，测定吸光值 A 后从曲线上查找对应浓度，从而计算样品中挥发酚含量。计算公式如下：dm210wmVbVa-A-AW=）（W-土壤样品中挥发酚的质量分数（以苯酚计），mg/kg；A-试样的吸光度值；A0-实验室空白试验的吸光度值；a-标准曲线的截距；V1-提取液体积，300 ml；V2-用于比色的试样体积，ml；b-标准曲线的斜率；m-样品的采样量，g；Wdm-土壤样品干物质含量，%。3 3 结果与讨论结果与讨论 3.1 检出限及空白测试 通常买到的 4-氨基安替比林纯度不够，可将其利用三氯甲烷提前预处理，从而得到较为纯净的显色液，在不进行预处理时，空白吸光值约为 0.013，当预处理后，空白测试值仅为 0.001.本文先对显色剂 4-氨基安替比林进行预处理，按照称样质量未 20.0g（干基质量），检测光程为 10 mm 时计算，方法检出限为 0.028mg/kg，约为 HJ 998-2018 方法检出限的十分之一。3.2 萃取对标准曲线的影响 目前环境HJ 998-2018中土壤挥发酚的测定中直接采用蒸馏液比色，省去萃取步骤，但在实验过程中发现不萃取时，标准曲线吸光值较低，即灵敏度不够，萃取和不萃取时，标准曲线吸光值见表 1.表表 1 1 萃取对吸光值的影响萃取对吸光值的影响 绝对含量 ug 0.00 5.00 20.0 50.0 100 250 未萃取吸光值 A 0.000 0.001 0.002 0.004 0.008 0.019 Y=0.00007X+0.0004，R2=0.9991 萃取后吸光值 A 0.000 0.032 0.056 0.137 0.270 0.668 Y=0.0026X+0.0067，R2=0.9993 3.3 蒸馏对挥发酚测定的影响 本文实验了样品震荡提取后直接酸化，省去蒸馏环节，直接萃取测定。实验发现不蒸馏直接萃取时，三氯甲烷和水相分层界面出现大量棉花状物质，导致无法进行比色，可见直接测定不能实现土壤中挥发酚的测定。3.4 样品提取对测试结果的影响 本文对同一土壤样品采取超声波 10min 提取、震荡10min 提取、以及不提取，直接进行蒸馏前处理测试样品中挥发酚，每种提取方法测试 6 组，测试结果见表 2.表表 2 2 不同提取方式对土壤挥发酚测定结果的影响不同提取方式对土壤挥发酚测定结果的影响 提取方式 挥发酚测试结果（mg/kg)平均值（mg/kg)超声波提取 4.57 4.39 4.42 4.51 4.52 4.48 4.48 震荡提取 4.47 4.47 4.55 4.44 4.53 4.51 4.50 直接蒸馏 4.62 4.63 4.58 4.57 4.68 4.67 4.63 表 2 结果显示，不同提取方式对土壤挥发酚的测定结果无明显影响，对于一般土壤样品可以直接蒸馏处理，但对特别高含量样品测试时，可以通过震荡或超声波提取后取部分溶液进行蒸馏，即稀释后进行测定，从而避免超高含量样后续污染测试所需器具。3.5 加标回收率实验 采用石英砂当作基质进行加标回收实验，前处理省略样品震荡提取过程，直接蒸馏后萃取测定，每一加标量测试三组，测试结果见表 3.杨志国：智能一体化蒸馏仪蒸馏-三氯甲烷萃取-4-氨基安替比林法测定土壤中挥发酚 231 表表 3 3 加标回收实验加标回收实验 样品号 测定值（mg/kg)平均值（mg/kg)加标量（mg/kg)回收率（%）样品 1#1.01 1.03 0.992 1.01 1.00 101.1 样品 2#4.87 4.93 4.85 4.88 5.00 97.7 样品 3#9.34 9.42 9.65 9.47 10.0 94.7 以石英砂代替土壤样品进行加标回收试验时，3 个不同含量水平的加标量实验回收率结果均在 94.7%-101.1%之间，且随着加标量的增加，回收率有缓慢下降的趋势，这可能同样品蒸馏过程中装置气密性有关。3.6 土壤现场采样对挥发酚的影响 顾名思义，土壤挥发酚比较容易挥发，故采样时就必须注意样品的收集，样品瓶填装不仅要迅速，还需要尽可能将采样瓶填满，并保持瓶盖能够密封（可在采样前装水测试密封性）。在回到室内样品提取时，需要将样品瓶中所有样品全部专业至提取装置中，并清洗采样瓶，合并清洗液至提取装置内，从而保证所测样品的真实性。3.7 实际样品精密度测试 本文挑选了有一定含量的 5 组实际土壤样品进行了测试，前处理过程采用直接蒸馏后萃取测试，测试结果见表 4；表表 4 4 实际样品测试结果实际样品测试结果 样品号 挥发酚测试结果（mg/kg)平均值（mg/kg)RSD（%）实际样品 1 1.16 1.15 1.14 1.15 1.15 1.13 1.15 0.9 实际样品 2 1.68 1.64 1.62 1.68 1.68 1.69 1.67 1.7 实际样品 3 2.33 2.36 2.38 2.34 2.34 2.32 2.35 0.9 实际样品 4 2.98 2.95 2.96 2.96 2.94 2.96 2.96 0.4 实际样品 5 3.36 3.35 3.32 3.35 3.36 3.34 3.35 0.4 实际样品测试结果显示，采用本文测试方法测试实际土壤样品，所选 5 个实际样品测试值相对标准偏差 RSD 在 1.7%之内，精密度良好。4 4 结结 论论 采用 30ml 采样瓶采样，利用智能一体化蒸馏仪直接蒸馏，三氯甲烷萃取后测试土壤中挥发酚可有效降低干扰物质对测试的影响，提高检测灵敏度，实验所得检出限为0.028mg/kg，3 个不同加标浓度所得回收率在 94.7%-101.1%之间，准确度可靠；5 个实际土壤样品测试结果相对标准偏差 RSD 小于 1.7%，精度良好。参考文献参考文献 1 生态环境部.土壤和沉积物 挥发酚的测定 4-氨基安替比林分光光度法：HJ 998-2018S.北京:中国环境出版集团,2019.2 齐占虎.土壤中挥发酚的测定J.河北化工,2009,32(09):72-73.3 贾佳,薛婷,王育科,等.4-氨基安替比林分光光度法测定土壤中的挥发酚J.安徽农学通报,2014,20(23):19-20.4 苏明玉,顾晓明,沈莹.连续流动分析法测定土壤中的挥发酚J.化学分析计量,2016,25(02):60-62+68.5 刘璐,朱永晓,葛敏,等.智能一体化蒸馏仪蒸馏全自动流动注射分析仪测定底泥中挥发酚J.中国无机分析化学,2021,11(05):67-71.