高效液相色谱法快速测定糠醛废水中的乙酸含量

吉林大学学报
2010-02-05
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高效液相色谱法快速测定糠醛废水中的乙酸含量

康春莉,王洋,于宏兵,林学钰,彭程
(吉林大学环境与资源学院环境科学系 ,长春130012)

  摘要 : 采用HPLC方法,以Symmetry 5 µm c18(4.6mm×150mm)为色谱柱,0.0020mol/L的h2so4为流动相,流速为1.0mL/min,采用双波长紫外检测器,利用外标法测定糠醛废水中乙酸的含量。此法检测的线性范围是0.040~0.400g/L,r=0.998,相对标准偏差RSD为0.536%(n=6),实际样品的加标回收率为105.5%~115.7%。

  关键词:乙酸,高效液相色谱,糠醛废水

  糠醛废水及造纸工业制浆废水呈浊状、土黄色,约含1.0%~2.5% 乙酸,此外 ,还含有其他微量有机酸和醛等,这种废水外排必然使水体遭到酸性污染。水中少量的乙酸对水系统的生态平衡与人体健康造成不良影响和危害。因此,对废水中乙酸的快速分析尤为重要。目前对乙酸的分析方法很多,主要有分光光度法、荧光法、薄层层析法、气相色谱法及酶法等,这些方法或需经预分离和衍生化等前处理,或精确度不高,而且测定操作复杂。不同条件的高效液相色谱法测定有机酸已有报道具有分析快捷、选择性好、灵敏度高等优点,但是测定废水中有机酸的报道不多。本文采用高效液相色谱法,以紫外检测器测定废水中乙酸含量。

  1 实验部分

  1.1 仪器和试剂

  高效液相色谱仪(HPLC,Waters Corp),色谱柱为 Symmetry 5 µm c18(4.6mm×150mm)柱,包括1525型二元梯度泵,2487型双波长紫外检测器,717型自动进样器,柱温箱以及 Breeze 色谱工作站。超声波清洗器,DOA-V130-BN 型真空泵。

  冰乙酸(AR),硫酸(AR),甲醇(色谱纯),二次蒸馏水。

  1.2实验方法

  色谱测定条件为:色谱柱为Symmetry 5 µm c18柱,柱温为室温,流动相为0.0020mol/L 的硫酸溶液,流速为1.0mL/min。待测样品经0.22µm滤膜过滤,仪器稳定平衡后进样10µL。

  2 结果与讨论

  2.1紫外吸收波长的选择

  根据文献,由于乙酸等有机酸的主要紫外吸收为羟基上的n → л电子跃迁,最大吸收峰在210nm 处,故确定检测波长为210nm。由所确定的流动相条件进样测定所得的色谱峰如图1所示。乙酸的保留时间为3.21min,而保留时间在2.20min 时有一很高的干扰峰,在进空白样时,同样存在此干扰峰(一般认为是水的干扰峰),因此,在2.60min 以前波长选为300nm,在2.60min 以后为210nm的变波长的形式来消除此干扰峰的影响,如图2所示。

   

  由于有机酸均为弱酸,在水系流动相中易解离而不能在固定相上保留,但可通过离子抑制技术 ,控制流动相的酸度,可使有机酸在非极性的固定相 C18柱上保留而得以分离。因此本方法选择硫酸溶液作为流动相,硫酸溶液浓度决定着流动相的pH 值。乙酸的解离常数 pKa 是4.76 , 在流动相为酸性环境时,假定允许乙酸有1% 以离子状态存在,则流动相的pH值应小于2.76。

  由于Symmetry 5 µm c18柱的PH值最小下限是2.00,即流动相的PH值应在2.00~2.76之间,对应的硫酸溶液的浓度为8.0×10(-4)-8.0×10(-3)mol/L。配置浓度为0.0008,0.0010,0.0020,0.0040,0.0080mol/L的硫酸溶液作为流动相,当浓度为0.0008mol/L是,干扰峰与乙酸峰分离度较差(t=2.80 min)如图3所示;当浓度为0.008mol/L,PH值接近2.00,对硅胶柱的键合不利。影响色谱柱的使用寿命。因此,选择流动相的浓度为0.0020mol/L,经0.45µm滤膜过滤和超声波脱气即可使用。

  随着流动相流速的减小,样品分离度减小,保留时间延长(t=4.20 min),影响测定的准确度和测定速度,如图4所示。对着流动相流速的增大,保留时间会变小(t=1.96 min),但方法的灵敏度降低,如图5所示。综合考虑,选择流动相流速为1.0mL/min。

    

  2.3 标准曲线的绘制

  根据所确定的色谱条件,用冰乙酸配置成0.00,0.04,0.08,0.12,0.16,0.20,0.40g/L的乙酸标准溶液,经0.22µm滤膜过滤,进样10µL。采用外标法,以标准溶液中乙酸的浓度与峰面积做标准曲线。得乙酸标注曲线方程:

  y=3.15×10(4)x-9.13×10(2),r=0.998,线性范围0.040~0.400g/L。其中y为峰面积,x为乙酸含量(g/L)。

  2.4 回收率和精密度

  分别取不同浓度的乙酸标准溶液加入到一定浓度的糠醛废水中,经6次平行测定,加标回收率,如表1所示。

  对一定浓度的乙酸标准溶液和糠醛废水分别进行6次平行测定,测定方法的精密度,结果列于表2。

  2.5 干扰

  选择与乙酸性质相近的甲酸、丙酸和乳酸与乙酸配成混合溶液,各种酸的浓度均为0.100g/L,对其进行高效液相色谱测定。由测定谱图可知,几种有机酸分离良好,其中甲酸保留时间为2.20min(与干扰峰重叠),丙酸和乳酸的保留时间分别为8.20min和2.60min。表明上述3中有机酸对乙酸的测定无干扰。其他有机酸与乙酸性质差别较大,干扰乙酸测定的可能性更小。

 

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