第37卷第5期 2013年1O月 南昌大学学报(理科版) Journal of Nanchang University(Natural Science) Vo1.37 No.5 0ct.2O13 文章编号:1006—0464(2013)05—0452—05 低 日吉 胍同 压萃取一气相色谱质谱法同时测定 水样中多种有机锡化合物 马冰峰 ,马雅倩。,万益群 (1.江西省产品质量监督检测院,江西南昌 330029;2.南昌大学分析测试中心,江西南昌 330047) 摘要:应用高压低温萃取技术对目标物进行萃取,采用NaBEt 衍生,结合气相色谱一质谱分析技术,研究建立了 水样中多种有机锡化合物(二丁基锡,三丁基锡和三苯基锡)同时检测的新方法。实验采用高压冷冻萃取釜进行萃 取,对水样的萃取方式,有机萃取溶剂种类以及水相和有机相的比例等参数进行了优化。在优化的实验条件下,二 丁基锡,三丁基锡和三苯基锡3种化合物在0.01~1.0/ag・mI 的浓度范围内线性关系良好,线性相关系数分别 为0.997 7,0.999 7和0.999 7,检测限分别为0.34,0.41和0.20 g・I 。3个加标水平的平均回收率在74.1 ~100.5 之间,相对标准偏差在4.7%~9.1 之间。该方法快速、简便、经济环保,适合于水样的分析检测。 关键词:有机锡化合物;气相色谱一质谱;低温高压萃取;水样 中图分类号:O657.63 文献标志码:A Determination of organotin compounds in water by gas chromatography。。mass spectrometry after low--temperature high。pressure extraction MA Bingfeng ,MA Yaqian ,WAN Yiqun。 (1.Product Quality Supervision and Inspection Institution Of Jiangxi Province,Nanchang 330029,China; 2.Center of Analysis and Testing,Nanchang University,Nanchang 330047,China) Abstract:A method based on low—temperature high—pressure extraction device with gas chromatography— mass spectrometry(GC—MS)has been developed for the simultaneous determination of three organotin compounds(OTCs)including dibutyltin(DBT),tributyltin(TBT),and triphenyltin(TPhT).With the ap— plication of low—temperature high—pressure extraction device,the critical parameters including the way of pretreatment,type of extraction solvent,the ration of water sample and extraction solvent were optimized. Under the optimized conditions,the developed analytical procedure was sensitive with good linearity,the detection limits of three OTCs were 0.34,0.4 1 and 0.20 g・I _。,respectively.The obtained recoveries of the analytes at three different addition levels ranged from 74.1 to 100.5%,providing the precision of be— tween 4.7 and 9.1 .Due to its simplicity,reliability and low—cost,the method is appropriate to be used in routine laboratories for monitoring of OTC in water samples. Key words:organotins;lOW—temperature high—pressure extraction;GC—MS;water sample 有机锡化合物是一类有着重要工业意义的金属 有机化合物,具有品种繁多、用途广泛等特点。目 前,有机锡化合物广泛应用于工农业、卫生、交通和 化工等领域,主要用作塑料稳定剂、催化剂、杀菌剂、 杀虫剂、防腐剂和海洋防污漆等 。20世纪60 年代初期到80年代后期,由于有机锡化合物在全球 收稿日期:2013—07—10。 基金项目:国家科技支撑计划项目(2012BAK17B02);国家自然科学基金资助项目(20965005);食品科学与技术国家重点 实验室自由探索课题(SKLF-ZZB-201304);食品科学与技术国家重点实验室目标导向课题(SKI F-ZZA一 201302)。 作者简介:马冰峰(1968一),女,高级工程师。 第5期 马冰峰等:低温高压萃取一气相色谱质谱法同时测定水样中多种有机锡化合物 使用总量的大幅增加,导致其对环境的危害日益严 重L3]。研究表明,ng(Sn)・L 水平的有机锡化合 物就会对水体环境中的生物有机体产生毒害作 用 ],并通过食物链在人体内富集,影响人类身体健 康_5]。因此,建立快速、灵敏、准确的水体中的有机 锡化合物分析新方法是十分必要的。 对于水样中有机锡化合物的分析,常用的萃取 方法有液一液萃取(LLE) ],固相萃取(SPE) ],超 临界流体萃取(SFE)L8 和固相微萃取 (SPME)D-to]。液一液萃取技术是一种经典的样品 前处理方法,操作较为简便,但是这种方法有机溶剂 用量大,易出现乳化现象。区域熔炼技术是依据物 质在介质的凝固态和熔融态间溶解度的差别,使溶 质析出或改变其分布的一种方法_1川。在一定容积 的密闭萃取反应釜中加入样品水溶液和有机萃取溶 剂,置于一2O℃的冷冻条件下,在水相凝固过程中, 由于区域熔炼的作用,水相中的组分在未凝固的水 及有机相中富集,形成高压促使萃取平衡向有机相 移动,从而提高萃取效率。这一集高压萃取、液一液 萃取和区域熔炼3种技术于一体的新型高压低温萃 取的富集方式,与传统的液一液萃取技术相比,具有 萃取效率高、有机溶剂用量少、不易发生乳化现象等 优势。据文献报道,该萃取新技术已成功应用于葡 萄汁样品中有效组分的分析测定口 。 有机锡化合物常用的检测方法有液相色谱_1 、 毛细管电泳 ,超临界流体色谱_1 和气相色 谱[1 ,其中以气相色谱的应用最为广泛。对于极 性较大有机锡化合物,在使用气相色谱进行分离之 前,需要将其衍生转换成易挥发且热稳定性好的衍 生物。NaBEt 衍生试剂在有机锡化合物衍生反应 中的应用较为广泛[1 。 本文采用高压低温萃取技术对水样进行处理 并结合气相色谱质谱法,研究建立了水样中多种有 机锡化合物同时测定的分析新方法,并用于鄱阳湖 不同流域的水样及南昌大学自来水的检测,取得了‘ 满意的结果。 1 实验部分 1.1主要仪器与试剂 Agilent 6890N一5973I气相色谱一质谱仪,Agi— lent 7683自动进样器和Agilent色谱质谱工作站 (美国Agilent公司);MS2迷你振荡器(广州仪科实 验室技术有限公司);RE一52A旋转蒸发仪(上海亚 荣生化仪器厂);DSY—II型自动快速浓缩仪(北京金 科精华苑技术研究所);KQ一100DE型数控超声波清 洗器(昆山市超声仪器有限公司);10 mL高压熔炼 萃取釜(型号1162—10,杭州普普科技有限公司); Milli—Q Gradient超纯水器(美国Millipore公司)。 有机锡标准品:二丁基氯化锡(DBT)、三丁基 氯化锡(TBT)和三苯基氯化锡(TPhT)(均购于德 国的Dr.Ehrenstorfer公司),四乙基硼化钠(Na— BEt4)(购于美国Strem Chemicals),甲醇和正己烷 (色谱纯,美国Tedia公司),醋酸和醋酸钠(分析纯, 上海精华科技研究所),乙酸乙酯、二氯甲烷和氯化 钠(分析纯,国药集团化学试剂有限公司)。 1.2实验方法 1.2.1标准溶液配制 分别称取一定量的二丁基 氯化锡、三丁基氯化锡和三苯基氯化锡标准品于5O mL棕色容量瓶中,用甲醇溶解并定容,摇匀,得到 100 Fg・mL 有机锡标准储备溶液,并置于4℃冰 箱冷藏。根据需要将储备液用甲醇稀释成不同浓度 的待用标准溶液。 1.2.2实验条件 色谱条件:Agilent HP一5MS毛 细管柱(30.0 m×0.25 mm×0.25/am,膜厚);载 气:高纯He(99.999 ),1 mL・rain (恒流);进样 量:1.0,uL;进样121温度:250℃;升温程序:在60℃ 保持5 min,以25℃・min 升至200℃,保持1 min,再以4O℃・min 升至280℃,停留6 min。 质谱条件:GC—MS接口处温度:280℃;离子源 温度:230℃;四级杆温度:150℃;溶剂延迟时间8 min;电离方式:EI,电离能为70 eV;电子倍增器电 压:1865 V;数据采集方式:选择离子扫描模式 (SIM),并选择定量离子峰面积外标法定量。 1.2.3样品前处理 1.2.3.1样品萃取 取5.5 mL的水样于10 mL的高压低温萃取装 置(如图1所示),再加入4.5 mL的乙酸乙酯,将萃 取装置密封,竖直放入冰箱一2O℃条件下冷冻3.0 h后取出,将上层乙酸乙酯相全部转移至20 mL玻 璃管中,氮吹浓缩至0.5 mL左右。 2 (1为密封盖;2为装置主体部分) 图1 实验装置示意图 南昌大学学报(理科版) 1.2.3.2样品衍生及萃取 在上述提取液中加入1 mL 1.0 mol・L 的醋 2.3前处理条件的优化 2.3.1萃取方式的选择 实验探讨了两种萃取方 式对有机锡化合物萃取效果的影响:(1)同时在萃取 釜中进行衍生和萃取;(2)先在萃取釜中进行萃取, 然后再对萃取溶液进行衍生。实验结果显示,当有 酸/醋酸钠缓冲溶液(pH一4.8),0.5 mL的四乙基 硼化钠溶液(2 ,w/v)和3 mL的正己烷进行衍生 和萃取。在迷你振荡器上涡旋振荡15 min,待溶液 分层,将上层正己烷萃取液转移至5O mL的旋转浓 缩瓶中。在下层水相中再加入3 mL正己烷,以同 机锡化合物在萃取釜中同时进行萃取和衍生时,由 于萃取和衍生不完全,二丁基锡、三丁基锡和三苯基 锡3种有机锡化合物的回收率较低,仅在10 左 样的方式萃取10 min。合并2次萃取液至浓缩瓶 中,在旋转蒸发仪上于28℃水浴条件下浓缩至近 干,然后准确移取0.5 mL正己烷至浓缩瓶中,在迷 你振荡器上涡旋振荡2 rain使其溶解,转移至进样 瓶中待测。 2结果与讨论 2.1色谱条件的选择 通过对升温程序等色谱条件的优化,使3种有 机锡化合物在避免样品基质干扰的同时,获得较好 的分离效果。在已优化的实验条件下,3种有机锡 化合物的色谱分离图如图2所示。 1.6xl o5 l J ll 1.4xl o5 TP lT 。1.2x10 1 8.§1.0xl040xl0s — DBT ≤60x104 — l4..O×104 — l 2.0xl04 — O.0 L 8 9 10 ll l2 l3 14 15 l6 l7 t/rain 1.二丁基锡(DBT);2.三丁基锡(TBT); 3.三苯基锡(TPhT) 图2 3种有机锡化合物标准溶液总离子流图 (O.5 big・mL ) 2.2监测离子的选择 为了提高检测的灵敏度,降低背景干扰,实验采 用了选择离子模式(sIM)对有机锡化合物进行定性 和定量分析。根据3种有机锡化合物出峰时间,将 保留时间相近的有机锡化合物分为一组,作为一个 通道。本实验共设计了2个离子通道,各离子通道 中选择特征离子见表1。 表1 3种有机锡化合物选择离子模式的保留时间、 特征碎片离子和定量离子 有机锡 离子扫描时间/ 特征离子 定量 化合物 通道 min(m/z) 离子 右;而选择先萃取后衍生的萃取方式时,3种有机锡 化合物的回收率在70 左右,故实验选择了先萃取 后衍生的萃取方式。 2.3.2萃取溶剂的选择 为了获得较好的选择性 和萃取效果,根据相似相溶的原理,选择合适的萃取 溶剂以提高有机锡化合物的富集能力,常用的萃取 溶剂有甲苯、乙酸乙酯n 和二氯甲烷等 。由于甲 苯的毒性较大,实验探讨了乙酸乙酯和二氯甲烷两 种溶剂的萃取效果,结果如表2所示。由表2可知, 选择乙酸乙酯作为萃取溶剂时,实验获得了较高的 回收率。因此,本实验采用乙酸乙酯作为萃取溶剂。 表2 3种有机锡化合物在使用不同萃取溶剂时的回收率 溶剂j 二氯甲烷 63.4 82.8 72.8 乙酸乙酯 98.2 100.5 92.5 2.3.3有机萃取溶剂和水相比例的选择 在体积 一定的密闭萃取装置中,当温度一定时,容器内的压 力会随着样品水溶液和有机溶剂体积比的变化而变 化,进而影响组分在水相和有机相之问的平衡,从而 对样品中待测组分的萃取效果产生影响。实验采用 1O mL的萃取装置,考察了水相和有机相比例(7.5/ 2.5,6.s/3.5和5.s/4.5)对萃取效果的影响,结果 如表3所示。由表3可知,随着有机相比例的增加, 3种有机锡化合物的回收率均逐渐增大。同时,根 据压力对平衡常数的影响,当有机相与水相的比例 大于1时,压力增大,会使平衡反应逆向进行,即样 品组分从有机相转移至水相。综合考虑,实验选择 水相和有机相的比例为5.5:4.5。 表3不同水相/有机相比例条件下3种 有机锡化合物的回收率 水相/有机 里坚皇 相比例 二丁基锡ZT基锡三苯基锡 第5期 二三三 丁丁苯 基基基 锡锡锡 马冰峰等:低温高压萃取一气相色谱质谱法同时测定水样中多种有机锡化合物 2.4工作曲线及检测限 将100 Fg・mL 的有机锡标准储备液,用甲醇 稀释成一系列不同浓度的标准工作溶液(0.01, 0.02,0.05,0.1,0.2,0.5,1.0 g・mL ),在已优 化的实验条件下进行分析,绘制工作曲线,得到3种 有机锡化合物的线性回归方程、相关系数和检测限, 结果如表4所示。由表4可知,3种有机锡化合物 在0.O1~1.0 g・mL 的浓度范围内线性关系良 好,其相关系数分别为0.997 7,0.999 7和0.999 7, 各物质检测限分别为0.34,0.41和0.2O g・L_。, 定量限分别为1.14,1.35和0.68 g・L_。。 表4 3种有机锡化合物的线性方程。相关系数和检测限 有机锡 线性方程/ 相关 检测限/ 定量限/ 化合物 ( g・mL一1) 系数 ( g・L )( g・L ) 2.5方法的回收率和精密度 为了验证方法的准确度和精密度,实验选择未 测出有机锡化合物的自来水为基质,进行了加标回 收实验。样品中分别添加3个水平(0.02,0.1和0. 5 g・mL )的3种有机锡化合物标准混合溶液, 按1.2.3进行前处理后,按1.2.2的色谱条件进行 测定,每个水平重复6次,结果如表5所示。由表5 可知,3种有机锡化合物在3个不同浓度的加标水 平的回收率在74.1 ~100.5 之间,相对标准偏 差均小于9.1 。实验结果表明,所建立的方法准 确可靠,能够满足实际样品的检测要求。 表5水样中3个不同加标水平的回收率和 相对标准偏差( =6) 嚣秀 2.6样品分析 应用所建立的分析方法,对采自鄱阳湖不同流 域的水样及南昌大学自来水进行检测,结果见表6, 其中2#水样的色谱图如图3所示。从检测结果可 以看出,部分河流已受到有机锡的污染,这些污染可 能来源于生活污水排放、农业杀虫剂的使用以及含 有机锡制品在使用过程中带人河流中。 A A A i— ll — 9 2 9 4 9 9 表6水样中3种有机锡化合物的 ×;×× ∞分析结果( g・L-。, 一3) C C C ∞∞ +i+ 一 9 0 8 i }××× O O O ND。未检出或小于方法检测限; 平均值±标准偏差 1.6x 1.4x 1.2x 1.0x 8.0x 6.0x 4.0x 2.0x 8 9 1O 1l 12 13 14 15 16 17 t/min 图3水样中有机锡色谱分离图(样品2#) 3 结论 本文采用高压低温萃取方式,结合气相色谱一质 谱检测技术,首次建立了水样中多种有机锡化合物 同时测定的新方法,并用于水样的检测,结果令人满 意。实验着重对影响有机锡化合物萃取效率的参数 进行了优化,在已优化的实验条件下,二丁基锡、三 丁基锡和三苯基锡3种化合物在0.01~1.0 Fg・ mL 浓度范围内线性关系良好,线性相关系数分别 为0.997 7,0.999 7和0.999 7,检测限分别为0.34, 0.41和0.2O p.g・L-。。3个加标水平的平均回收 率在74.1 ~100.5 之间,相对标准偏差在4.7 ~9.1 之间。以上结果表明,该方法快速、简便、经 济环保,适合于水样的分析检测。 参考文献: [1] KANNAN K,TANABE S,TATSUKAWA R.Occur— rence of Butyltin Residues in Certain Foodstuffs r J]. 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