仪器分析实验处理报告

一、实验目的：

1. 了解静态液相微萃取过程中萃取剂种类和用量、搅拌速度、萃取时间、pH 值及离子强度等因素对酚类污染物萃取效率的影响。 2. 了解熟悉气象色谱法的使用方法以及注意事项。

3. 学会用分散液相微萃取-气相色谱法测定环境水样中的三种芳香酚（苯酚、邻甲基苯酚、对甲基苯酚）。

二、 实验原理：

分散液相微萃取：

分散液相微萃取是最近发展起来的一种新型样品前处理技术, 该方法操作简单、成本低、富集效率高、所需有机溶剂用量极少, 是一种环境友好的液相微萃取新技术。与悬滴液相微萃取和中空纤维液相微萃取相比, 萃取时间大为缩短。分散液相微萃取可与气相色谱、液相色谱和原子吸收分光光度计等仪器联用, 并已在环境样品、食品样品分析中得到了较广泛的应用。分散液相微萃取，首先在样品溶液中加入数十微升萃取剂和一定体积分散剂, 混合液经轻轻振荡后即形成一个水/分散剂/萃取剂的乳浊液体系, 再经离心分层, 用微量进样器取出萃取剂就直接进样分析。该方法集采样、萃取和浓缩于一体, 避免了固相微萃取中可能存在的交叉污染的问题, 是一种操作简单、快速、成本低、富集效率高且对环境友好的样品前处理新技术, 在痕量分析领域具有广泛的应用前景。

分散液-液微萃取技术是建立在三相溶剂系统如匀质液-液萃取技术和浊点萃取技术的基础上的。匀质液-液萃取技术是利用匀质溶液中的相分离将目标物萃取到被分离的相中。在相分离之前, 水相与水溶性有机溶剂相是没有分界面的, 两相的接触面积很大, 因而萃取过程很迅速, 不需要机械振荡等外力作用。但匀质液-液萃取技术由于需加入酸、碱、盐等物质, 在萃取时发生热量损失的情况。在浊点萃取技术中, 表面活性剂水溶液达到临界胶束浓度时, 会聚合形成具有胶束尺寸的分子聚合体。由于

分子聚合体有很强的萃取能力, 目标物能被很好地萃取到表面活性剂相中。当温度发生改变时, 无明显界面的表面活性剂相和水相就发生相分离。由于表面活性剂的存在, 在气相色谱和高效液相色谱检测中可能会造成干扰。同时, 浊点萃取技术的重现性不好。

分散液-液微萃取技术的原理是萃取剂在分散剂的作用下形成分散的细小有机液滴, 经过一段时间之后, 被分析物在有机相和水相之间达到分配平衡。当系统达到平衡之后, 按下式计算萃取在有机液滴中的被分析物的物质的量:

n =Korg-aq*Vorg*Caq*Vaq/(Korg-aq*Vorg+Vaq)

式中:Korg-aq为被分析物在有机液滴和水相中的分配系数;Vorg 、Vaq 分别为有机相和水相的体积;Caq 为被分析物在水相中的初始浓度。由式可知: 有机液滴的体积越大, 萃取所得分析物的量就越大。但由于分析物进入液滴的过程是扩散过程, 液滴体积越大, 则萃取速率越小, 达到平衡所需的时间也就越长。因此, 在分散液-液微萃取的过程中, 选择将萃取剂分散成许多细小的液滴, 由于萃取剂液滴的体积很小, 萃取过程能快速达到平衡; 而同时又能将萃取剂的总体积增大, 因而被分析物在较短的时间内能被较完全地萃取。

气象色谱法：

气相色谱（gas chromatography，简称GC ）是二十世纪五十年代出

现的一项重大科学技术成就。这是一种新的分离、分析技术，它在工业、农业、国防、建设、科学研究中都得到了广泛应用。气相色谱可分为气固色谱和气液色谱。

GC 主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的

分离。待分析样品在汽化室汽化后被惰性气体（即载气，也叫流动相）带入色谱柱，柱内含有液体或固体固定相，由于样品中各组分的沸点、极性或吸附性能不同，每种组分都倾向于在流动相和固定相之间形成分配或吸附平衡。但由于载气是流动的，这种平衡实际上很难建立起来。也正是由于载气的流动，使样品组分在运动中进行反复多次的分配或吸附/解吸附，结果是在载气中浓度大的组分先流出色谱柱，而在固定相中分配浓度大的组分后流出。当组分流出色谱柱后，立即进入检测器。检测器能够将样品组分的与否转变为电信号，而电信号的大小与被测组分的量或浓度成正比。当将这些信号放大并记录下来时，就是气相色谱图了。

定性/定量方法：色谱条件（色谱柱、柱温、载气流速）恒定时，某一组分的保留时间不变，即不受样品中其他组分的影响，可作为定性分析的依据；本实验采用标准曲线法定量，首先绘制不同浓度标准样品的标准曲线，再进待测样品，测得峰面积，在标准曲线上查的含量。

酚类污染物：

酚类污染物主要来自焦化、煤气制造、石油精炼、木材防腐、石油化工、合成氨等工厂排出的生产废水。酚可以通过皮肤、粘膜的接触吸

入进入人体。特别是苯酚、甲苯酚等在饮水中加氯消毒时。能形成臭味

更强烈、毒性更大的氯酚，所以应严格控制排放污水中酚类化合物的含量。氯代酚类有机物被广泛用于杀虫剂、杀菌剂、防腐剂和染料等的生产。由于其具有致癌性并且很难降解, 危害人体健康, 污染环境, 美国环保局将氯酚类物质列为优先控制污染物。目前氯酚类物质的测定方法主要有气相色谱( GC) 法 ,液相色谱( HPLC) 法和液相色谱/ 质谱联用等。但它们均需要进行衍生化处理, 操作繁琐、费时, 不能进行适时检测。电化学方法快速、简便、灵敏度高, 用于氯酚单组分的测定已有文献报道。由于氯酚异构体间产生的干扰非常严重, 尚未见用电化学方法同时检测一氯酚三种异构体的报道。

本实验采用分散液相微萃取技术对水样中芳香酚进行提取、富集，避免了固相微萃取中可能寻在的交叉污染的问题，也实现了用气相色谱法对环境水样中的三种芳香酚的同时测定。

三、仪器与试剂：

1、仪器：Angilent6820气象色谱仪（FID 检测器）、离心机、容量瓶（10ml ，6个）、离心管、移液枪（1000uL ，200uL ）、移液枪枪头、微量进样器（10uL ）。 2、试剂：苯酚、邻甲基苯酚、对甲基苯酚标准储备液（1mg/mL）、乙醇、异丙醇（分散剂）、二氯甲烷（萃取剂）、蒸馏水、待测水样。

四、实验步骤：

1. 色谱条件： 离心机：

气象色谱仪：

2. 配置标准系列溶液：

计算知需配制0、5、50、100、150、200ug/ml的标准系列溶液（标准储备液的体积分别为：0、50、500、1000、1500、2000uL ）；使用移液枪分别量取相应量的苯酚、邻甲基苯酚、对甲基苯酚于对应的容量瓶中，用乙醇定容，摇匀待用。 3. 制备待测样品：

用移液枪移取200uL 二氯甲烷（萃取剂）和0.5mL 异丙醇（分散剂）于小离心管中，使混合均匀；量取5mL 待测水样于大离心管中；用胶头滴管将小离心管中的试剂一次性吸出，全部挤入水样底部；将水样在离心机中以3000转/min离心5min ；取出水样，待用。 4. 气象色谱分析：

分别取苯酚、邻甲基苯酚、对甲基苯酚0.1uL 进行气象色谱分析，得到其保留时间，易知第一个峰是苯酚，第二个是邻甲基苯酚，第三个是对甲基苯酚。

按照浓度由小到大的顺序，记录三种物质的峰面积，绘制出标准曲线。

用微量进样器的吸取0.1uL 有机层，不可吸到水层，进行气相色谱分析，记录对应的峰面积，并对照标准曲线计算水样中的三种酚的含量。

五、数据记录与处理：

1. 标准系列溶液峰面积：

2. 待测水样数据记录：

3. 数据处理： A ：苯酚：

苯酚的色谱峰峰面积为91.89909pa*s，代入线性方程可知萃取剂二氯甲烷中苯酚的浓度为C=14.82 ug/mL，所以水样中苯酚的浓度为C 0=（14.82 ug/mL）*（0.2mL ）/（5mL ）=0.59 ug/mL。 故，水样中苯酚的浓度为C 0=0.59 ug/mL。

B ：邻甲基苯酚：

邻甲基苯酚的色谱峰峰面积为188.13926pa*s，代入线性方程可知萃取剂二氯甲烷中邻甲基苯酚的浓度为C=20.63ug/mL，所以水样中苯酚的浓度为C 0=（20.63ug/mL）*（0.2mL ）/（5mL ）=0.83ug/mL。 故，水样中邻甲基苯酚的浓度为C 0=0.83ug/mL。

C: 对甲基苯酚:

对甲基苯酚的色谱峰峰面积为92.98484pa*s，代入线性方程可知萃取剂二氯甲烷中对甲基苯酚的浓度为C=13.73 ug/mL，所以水样中对甲基苯酚的浓度为C 0=（13.73 ug/mL）*（0.2mL ）/（5mL ）=0.55ug/mL。 故，水样中对甲基苯酚的浓度为C 0=0.55ug/mL。

六、结果与讨论：

1. 各组使用的是相同的标准曲线，但所得的结果却是千差万别的。除了因为人为操作习惯、进样速率不同外，原因推测如下：a ）量取水样时，直接通过离心管的刻度读取的，不过离心管的刻度并不准确，从而必然造成水样体积的偏差。b ）二氯甲烷的粘度很小，移取的过程中可能会有

损失，从而导致萃取剂二氯甲烷实际量偏小，影响萃取效果。c) 离心时，有水样漏出，从而导致结果的偏差，离心效果的好坏也会对结果产生影响。d) 使用微量进样器吸取样品时，如果吸入了水层，则会导致进样量减小，影响结果。

2. 相比较而言，对甲基苯酚标准曲线的线性相关度较低一些，推测能影响线性相关度的原因如下：a ）标准溶液配制、定容是由几个同学配合完成的，个人习惯等因素必然会产生误差。b ）在最后进样时，进样速率等也会对测定结果产生影响。c ）移液枪中会有试液残留，在取样时也会造成样品体积的误差，最终影响标准曲线的线性相关度。

3．最后的实验结果，我的出峰情况不算很好。对于影响峰面积的原因推测如下：a ）量取水样时因为离心管体积不准而造成误差。b ）吸取萃取剂二氯甲烷时有漏出（若萃取剂体积取的太多，则会导致最终进样时进样量较少）。c) 最后进样时，进样不连贯，速度不快，影响了结果。

七、实验心得：

试验中，标准样品由于是不同同学配合完成的，故而可能会影响标准曲线的准确度，并且在标准曲线进样时应当由一个人完成，这样可以避免因为不同人进样速率不同而带来的误差。移取萃取剂二氯甲烷时动作一定要迅速，这样可以避免因为二氯甲烷的漏出造成的误差。