快速溶剂萃取

快速溶剂萃取（精选7篇）

快速溶剂萃取 篇1

摘要：建立了快速溶剂萃取-气相色谱法测定土壤中α-HCH、β-HCH、γ-HCH、δ-HCH、p,p′-DDE、p,p′-DDD、o,p′-DDT、p,p′-DDT等8种有机氯农药残留的方法。8种有机氯农药标准曲线方程的相关系数均在0.9990以上;检出限为0.094~0.102μg·kg-1;基质加标实验的回收率为84%~120%,相对标准偏差为3.06%~5.27%。该方法快速、定性和定量准确可靠,适合土壤中六六六和滴滴涕残留的分析测定。

关键词：快速溶剂萃取,气相色谱,土壤,六六六,滴滴涕

六六六(六氯环己烷,HCH)和滴滴涕(双对氯苯基三氯乙烷,DDT)是有机氯农药的典型代表,具有高残留性、难降解性和生物蓄积性等特点,已被《斯德哥尔摩公约》列为优先控制的持久性有机污染物。我国20世纪60年代至70年代曾广泛生产和使用这2种有机氯农药,虽然在80年代已停止使用,但是在土壤环境中仍有残留并被检出[1,2]。六六六和滴滴涕已被列为我国土壤环境质量的重要监测指标。目前,检测六六六和滴滴涕的方法主要有气相色谱法[3,4]、气相色谱 - 质谱联用法[5]、气相色谱 - 三重四级杆串联质谱联用法[6]等,土壤前处理方法主要有超声波萃取法[7]、索氏提取[8]、快速溶剂萃取法[9,10]等。索氏提取虽然提取效率高,但存在溶剂用量大、操作周期长和程序繁琐等不足。快速溶剂萃取法是近几年发展起来的提取固体物质中有机物及其残留的方法,具有溶剂用量少、提取时间短和样品提取自动化程度高等优点,已被美国环境保护署收录为处理固体样品的标准方法之一[11,12]。

本文采用快速溶剂萃取 - 气相色谱法测定土壤中六六六和滴滴涕残留,该方法操作简单、提取效率高,二次污染小,环境友好,可满足大批量土壤样品中六六六和滴滴涕的分析测定。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

APLE-3000全自动快 速溶剂萃 取仪(配备33m L萃取池);Turbo VapⅡ氮吹浓缩仪;GC-2010气相色谱仪(配备电子捕获检测器ECD);DB-1701毛细管色谱柱(30.0 m×0.25 mm×0.25μm)。

有机氯农药混合标准溶液:α-HCH、β-HCH、γ-HCH、δ-HCH、p,p′ -DDE、p,p′ -DDD、o,p′ -DDT、p,p′-DDT(国家环境保护部标标准样品研究所);丙酮、正己烷为色谱纯,浓硫酸为分析纯,无水硫酸钠、硅藻土均为分析纯(在450℃马弗炉中烘烤4 h);实验用水为超纯水。

1.2 方法

1.2.1 快速溶剂萃取

将土壤样品冷冻干燥后研磨过0.25mm筛,取10. 0 g样品与5.0 g硅藻土混合均匀后放入33 m L萃取池中,快速溶剂萃取溶剂为丙酮-正己烷混合液(V/V=1︰1),萃取条件为:预热时间5 min;静态萃取时间3 min,萃取压力10 MPa,萃取温度100℃;冲洗体积为40%,循环2次;氮气吹扫时间100s。萃取结束后,将萃取液移入250 m L的分液漏斗中,用20 g·L-1的硫酸钠水溶液洗涤有机相,洗涤3次,每次100 mL,振摇1 min,静置分层后,弃去下层丙酮水相,正己烷萃取液待净化。

1.2.2 净化

在分液漏斗中加入正己烷萃取液体积1/10的浓硫酸,振摇1 min,静置分层后,弃去硫酸层。按上述步骤重复3~4次,直至二相界面清晰且均呈透明时止。然后向弃去硫酸层的正己烷萃取液中加入其体积一半的20 g·L-1的硫酸钠水溶液,振摇十余次,静置分层后弃去水层,如此重复至萃取液呈中性时止(一般2~4次)。净化后萃取液用无水硫酸钠干燥,经氮吹浓缩,定容至1.0 m L,供气相色谱分析。

1.2.3 色谱分析条件

采用分流进样,分流比10∶1,进样量1.0μL;载气为高纯氮气 ( 纯度大于99.999%),载气流量1.00m L·min-1;尾吹流量30.0 m L·min-1;进样口温度260℃ ;检测器温度300℃ ;梯度升温程序:150℃保持2 min,以6℃·min-1升温至260℃,保持5 min。以保留时间定性,外标法定量。

2 结果与讨论

2.1 线性范围和标准曲线

用正己烷将8组分有机氯农药混合标准溶液依次稀释配制为5、10、25、50、100、200 ng·m L-1的混合标准溶液系列,按上述色谱条件测定。各化合物的气相色谱图见图1。以化合物质量浓度为横坐标、峰面积为纵坐标绘制标准曲线,各化合物的保留时间、标准曲线方程、线性范围和相关系数见表1。

从图1可知,各化合物的出峰顺序为:α-HCH、γ-HCH、β-HCH、δ-HCH、p,p′ -DDE、o,p′ -DDT、p,p′-DDD、p,p′ -DDT。从表1可见,各化合物标准曲线方程的相关系数均大于或等于0.9990,表明本方法的线性关系良好。

2.2 空白实验

以硅藻土作为土壤空白,经与样品相同的前处理后测定,结果发现六六六和滴滴涕均未检出,表明本方法的实验过程未引入干扰成分。

2.3 方法检出限

根据GB/T 14550-2003中的最小检出浓度公式和表1中各化合物的最小检出量,样品质量以10.0g计,8种有机氯农药的方法检出限在0.094~0.102μg·kg-1之间。

2.4 精密度和回收率

取2个土壤样品,分别加入不同体积的六六六和滴滴涕8组分农药混合标准溶液,做加标回收率实验,按上述实验步骤进行6次测定,加标回收率和精密度结果见表2。由表2可知,8种化合物的加标回收率在84%~120% 之间,相对标准偏差在3.06%~5.27% 之间。

2.5实际样品的测定

用本方法测定南宁市的土壤样品(样品1和样品2),样品的气相色谱图分别见图2和图3。从图2可知样品1未检出六六六和滴滴涕组分;样品2中p,p′ -DDE浓度为11.8μg·kg-1。可见本方法萃取效果较好,土壤中的杂质干扰得到有效去除。本方法在土壤样品分析工作中的应用显示,一个土壤样品的萃取过程约14 min,消耗有机溶剂约35m L,加标回收率在84% 以上,体现了本方法快速准确的优势。

注:表中 N.D. 表示未检出

3 结论

采用快速溶剂萃取 - 气相色谱法测定土壤中六六六和滴滴涕残留,该方法线性关系良好,8种化合物的加标回收率在84%~120% 之间,相对标准偏差在3.06%~5.27% 之间,8种化合物的检出限在0.094~0.102μg·kg-1之间。该方法简化了样品的萃取操作,具有快速准确、环境友好的优势,适合大批量土壤样品中六六六和滴滴涕的分析测定。

快速溶剂萃取 篇2

随着水产饲料行业的蓬勃发展, 乌贼膏的需求量也飞快地增长。但一方面由于其由海洋动物加工后的下脚料制成, 因此存在质量不稳定、不同厂家质量差异大等问题。而且随着需求量的增大, 掺杂使假等问题也日趋严重;另一方面因其加工及处理方式的不同, 乌贼膏的质量差异大, 特别是脂肪含量差别很大。优质乌贼膏的脂肪含量应该控制在20%左右。过低, 则说明在加工中有损失;过高, 则影响蛋白等其他营养指标。乌贼膏的脂肪中富含多种必需脂肪酸, 如EPA、DHA等, 是动物生长所必需的, 且可以提高动物的免疫力。因此, 乌贼膏的脂肪含量检测及脂肪酸组分分析对其质量控制尤为重要。

随着营养学研究发展, 科研工作者对食品中脂肪酸的组成及其营养价值的研究也日趋关注[1,2,3,4]。在气相色谱分析脂肪酸组分的过程中, 脂肪的提取是关键, 甲酯化处理技术是核心。索氏提取法[5]测定油脂含量是经典的国标方法之一;超声提取法[6]提取油脂可以提高油脂提取率、缩短提油时间、减少溶剂的用量;加速溶剂萃取法[7,8]具有溶剂用量少、萃取时间短、自动化程度高等优点。目前, 有关乌贼膏脂肪酸组成的研究尚未见报道, 现提出快速溶剂萃取-气相色谱分析乌贼膏中脂肪酸组成的方法, 并结合试验结果对乌贼膏的营养价值进行分析。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

气相色谱仪:Agilent 7820A气相色谱仪 (FID检测器) , G5413A自动进样器。XW-80A涡旋振荡器 (上海琪特分析仪器有限公司) , SOX406脂肪测定仪 (海能公司) , ASE100型快速溶剂萃取仪 (美国戴安公司) ;KQ-500E超声波清洗器 (昆山超声波仪器有限公司) 。

乙醚、正己烷和氢氧化钾均为分析纯 (购自广州化学试剂厂) ;石油醚:沸程 (30~60℃和60~90℃) (购自广东光华科技股份有限公司) ;无水甲醇色谱纯 (广东光华科技股份有限公司) ;三氟化硼乙醚溶液 (美国阿拉丁公司) ;脂肪酸40种混合标准品和13种反式脂肪酸混合标准品 (上海安谱科学仪器有限公司) ;氢氧化钾甲醇溶液:称氢氧化钾22.6 g溶于100 m L无水甲醇中, 混合均匀, 其浓度为4 mo L/L。

对照品的制备:称取脂肪酸40种混合标准品250 mg, 置于25 m L棕色容量瓶中, 用正己烷溶解并定容至刻度, 混匀。置于4℃冰箱保存。

1.2 气相色谱条件

色谱柱:HP88 60 m×0.25 mm, 升温程序:100℃保持2 min, 以2℃/min升至200℃, 保持2 min, 再以5℃/min升至230℃, 保持15 min;进样口温度250℃;检测器温度:270℃;载气为氮气, 柱流量:恒流4.0 m L/min。氢气流量:40 m L/min, 空气流量:400 m L/min, 尾吹流量:45 m L/min。分流比5∶1, 进样量1μL。

1.3 样品前处理方法

1.3.1 粗脂肪抽提。

(1) 索氏提取。提取杯在105℃烘箱中烘干2 h, 冷至室温后, 立即称量空杯重量m0。称取样品1.000 g (精确至1 mg) , 用滤纸包成3 cm×1 cm大小, 在105℃烘箱中烘干2 h, 再将纸包置于脂肪抽提仪的样品框上, 再向提取杯中加入25~30 m L提取剂, 65℃提取4 h后, 氮气下挥干溶剂, 盛有脂肪的提取杯在105℃烘箱中烘干2 h, 冷至室温后, 立即称量 (m1) , 记录前后质量差 (m1-m0) , 该差值为粗脂肪的量。

(2) 超声提取。称取105℃下烘干的样品0.1 g, 置于25 m L装有20 m L石油醚的具塞试管 (105℃下烘干2 h, 冷至室温后, 称得质量m3) , 55℃下超声提取1 h后, 氮气下挥干, 105℃烘干0.5 h, 冷至室温后, 称得试管质量m4, 记录前后质量差 (m4-m3) , 该差值为粗脂肪的量。

(3) 加速溶剂萃取。称取105℃下烘干的样品0.1 g, 放入与加速溶剂萃取仪 (ASE) 配套的34 m L萃取池中萃取, 萃取溶剂为石油醚 (30~60℃) 。加速溶剂萃取仪萃取条件:预加热时间5 min;静态萃取时间:5 min;萃取温度55℃;冲洗溶剂为萃取溶剂用量的50%;惰性气体吹扫时间60 s。具塞试管在105℃烘箱中烘干2 h, 冷至室温后, 立即称量空管重量m5。将萃取溶液从ASE的接收瓶转移至圆底烧瓶中, 用15 m L正己烷分3次润洗接收瓶, 润洗溶液全部转移到圆底烧瓶中, 旋转蒸发仪旋蒸至近干, 转移至10 m L具塞试管中, 氮气吹干后, 冷至室温后, 称得试管质量m6, 记录前后质量差 (m6-m5) , 该差值为粗脂肪的量。

1.3.2 供试液的制备。

用石油醚将抽提得到的脂肪定容至10 m L, 分取2 m L置于带塞比色管中, 加入4 mo L/L氢氧化钾甲醇溶液0.6 m L, 振摇1 min, 在加入三氟化硼乙醚溶液2滴, 涡旋振荡2 min后, 放置20 min, 静置分层后, 取上清液1μL进气相色谱测定。

1.3.3 脂肪酸定性与定量。

将各种脂肪酸甲酯的混合标准工作液和样品甲酯化后的溶液在相同条件下分别进样, 以脂肪酸甲酯的标准样品峰的保留时间进行定性, 确定样品中的脂肪酸甲酯的样品峰, 用面积百分比法进行定量 (不计溶剂峰面积) , 以确定各种脂肪酸的相对百分含量。

2 结果与分析

2.1 提取方法的选择

乌贼膏的粗脂肪提取直接关系到脂肪酸组成的定量分析结果, 其提取效率也影响到脂肪酸分析的效率。本文考察了3种不同提取方法索氏提取、超声提取和加速溶剂萃取对乌贼膏的粗脂肪抽提效率的影响, 结果见图1。从图1可以看出, 在考察的试验条件下, 加速溶剂萃取的提取效率最高, 20 min内提取率达到最值, 由于高温高压浸提充分, 所用的溶剂用量少, 提取时间短;超声提取效率次之, 1 h后提取率达到最值, 但所得萃取液挥干之前需经过滤分离, 增加了操作步骤;索氏提取的提取时间最长, 试验发现4 h提取率达到最值, 且溶剂用量多。本文采用加速溶剂萃取的方法提取乌贼膏中的脂肪。

2.2 不同酯化方法的比较

脂肪酸由于沸点较高, 不易汽化, 在进入气相色谱前需进行衍生化反应, 生成相应的甲酯化物后方能用气相色谱分析。甲酯化的关键在于能否全部酯化, 或酯化过程中会不会分解, 或生成其他物质。因此, 选择方便、快捷的甲脂化方法对脂肪酸的分析至关重要。目前, 油脂常用的甲酯化方法有三氟化硼-甲醇法、硫酸-甲醇法[9]、氢氧化钾-甲醇法[10]等。每种方法各有其优缺点, 且使用范围各不相同。硫酸-甲醇法和氢氧化钾-甲醇法所需的反应时间长于三氟化硼-甲醇法, 本文考虑到时间的因素, 选择三氟化硼催化, 氢氧化钾-甲醇法来酯化样品。试验结果显示, 2 min内酯化反应完成, 简化了反应步骤, 提高了反应效率, 节省了分析时间, 适用于快速分析的要求。

2.3 色谱柱的选择

对于气相色谱分析, 色谱柱选择是分析的关键。按极性的不同, 色谱柱可分为非极性、弱极性、中等极性和极性。同种样品在不同极性的色谱柱上会表现出不同的色谱动力学行为而引起分析数据出现差异。本试验选用非极性HP-5柱、极性HP-INNOWax柱和强极性HP-88柱对40种脂肪酸甲酯混标样品进行分离。结果表明:40种脂肪酸标准未能在HP-5和HP-INNOWax色谱柱全部出峰, HP-5柱对40种脂肪酸混标的检测结果共有35个峰, HP-INNOWax柱检测出34个峰, 唯有在HP-88柱上共检测到40个峰, 除第21#和22#和30#和31#峰外, 其余峰均达到基本分离。经GC-MS定性得到各个峰的物质名称及其出峰顺序见图2。样品色谱图见图3。

2.4 乌贼膏样品中脂肪酸组成与含量

从表1可以看出, 乌贼膏中脂肪至少含有23种脂肪酸, 多由C14~C22的长链脂肪酸组成, 其中饱和脂肪酸8种, 不饱和脂肪酸15种。乌贼膏中饱和脂肪酸 (SFA) 、单不饱和脂肪酸 (MUFA) 和多不饱和脂肪酸 (PUFA) 的比例为SFA∶MUFA∶PUFA=27.7∶21.7∶50.6≈1.3∶1.0∶2.3, 与乌贼肌肉中比例略有不同[11], 但3类脂肪酸的大小顺序相同。乌贼膏的多不饱和脂肪酸 (PUFA) 含量为50.6%, 与绝大多数乌贼肌肉相当。其中含量最高的饱和脂肪酸是棕榈酸, 单不饱和脂肪酸是油酸, DHA和EPA的含量分别占多不饱和脂肪酸第1位和第3位, DHA所占比例高达25%, 试验数据显示乌贼膏中含丰富的不饱和脂肪酸。众所周知, 所有的脊椎动物都不能直接合成亚油酸 (18∶2n-6) 、亚麻酸 (18∶3n-3) 及碳元素更多的n-6和n-3系列不饱和脂肪酸, 所以对n-6和n-3族脂肪酸有绝对的饲用需求。研究文献报道[12], 在鱼类营养中, 饲用的油脂是鱼类能量和必需脂肪酸 (EFA) 的来源, 也是脂溶性维生素的携带者。而本试验结果显示, 乌贼膏中n-3族脂肪酸和n-6族脂肪酸分别占总脂肪的39.5%和9.5%, 所占比例大。因此, 由试验数据得出, 乌贼膏作为饲料添加剂, 具有较高的营养价值。

3 结论

本文建立了加速溶剂萃取乌贼膏样品中的脂肪, 并以三氟化硼-甲醇法催化甲酯化, 以毛细管柱HP-88作为分离柱, 气相色谱法快速分析其脂肪酸组成。结果:乌贼膏中粗脂肪含量在20%左右;不饱和脂肪酸含量高, 所占总脂肪的比例为72.3%, 其富含n-3族脂肪酸和n-6族脂肪酸, 作为饲料添加剂, 乌贼膏对鱼类及虾类具有较高的营养价值。

摘要：研究了气相色谱法快速分析乌贼膏中脂肪酸组成的方法。通过试验比较了索式提取、超声提取和加速溶剂萃取3种方法的提取效率, 同时对检测多种脂肪酸甲脂的气相色谱参数进行全面优化, 建立了GC快速分析方法。结果表明, 加速溶剂萃取法大大缩短了提取时间, 提取出来的脂肪酸经三氟化硼-乙醚催化甲脂化, 采用Agilent HP-88色谱柱分析, 从乌贼膏中共检出23种脂肪酸, 均达到基线分离。本方法快速、准确, 可用于乌贼膏中脂肪酸组成的定性和定量分析。

关键词：乌贼膏,气相色谱法,脂肪酸组成,甲酯化,快速检测

参考文献

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低阶煤溶剂萃取研究进展 篇3

早期的煤萃取主要是用来研究煤结构,因此为避免煤分解导致结构破坏一般采用常温萃取[6]。煤分子间的相互作用力有很多,如离子键、电荷转移力、π-π作用力、氢键、范德华力等,因此,常温条件下煤在甲醇、苯、环己烷、四氢萘等传统有机溶剂中的萃取率很低,为了利用萃取技术对低阶煤进行转化利用,必须寻找更好的萃取方法和萃取条件增加萃取率[7]。近年来,研究者利用强极性溶剂、溶剂分级萃取、超声辅助、微波辅助、化学处理辅助和热萃取(热溶)技术对低阶煤的萃取进行了大量的研究,大幅度的提高了煤的萃取率,为通过萃取技术高效转化低阶煤奠定了基础。

1 索氏萃取

索氏萃取操作简单、成本较低,几乎对低阶煤中的有机质不产生破坏,因此被广泛的应用在低阶煤的结构研究方面。Zhao等[8]用二氯甲烷作为萃取溶剂考察了8种烟煤中多环芳烃的含量及分布。秦志宏等[9]以CS2为溶剂对童亭煤进行了索氏溶剂萃取,萃取物多为2～6环的芳烃,脂肪烃以正构烷烃为主,从C12烷到C33烷呈连续分布,他们认为煤中小分子主要以游离态、微孔嵌入态和网络嵌入态三种形式存在。

作为传统的萃取方法,索氏萃取存在萃取分离过粗和不彻底、分离时间过长等问题,所得产物的成分过于复杂,会给后续的分离和分析工作带来一定的困难,而分级萃取可将低阶煤中的可溶化合物初步富集和分离。戴冬瑾等[10]利用索氏萃取对甘肃窑街煤进行分级萃取,并结合FTIR和GC/MS分析技术,研究可溶化合物的组成、结构和溶出规律。欧阳晓东等[11]依次用石油醚、CS2、苯和甲醇对神府煤进行了分级萃取,从甲醇萃取物中检测到种类较多的含氮化合物和少量的含硫、磷和氯的化合物。

2 借助辅助手段萃取

2.1 超声辅助萃取

萃取过程中溶剂首先渗透到煤的网络结构中才能与可溶物发生溶胀作用,溶解物也须尽快扩散以便新鲜溶剂继续向网络中渗透从而使萃取不断进行,所以溶剂的扩散行为是影响萃取效果的重要因素。超声波在煤-溶剂体系中会产生特殊的空化作用及湍动效应、微扰效应、界面效应和聚能效应等效应,其作用机理也被认为是超声场的产生可能会削弱和断开煤中分子间键能在4.19×103 J/mol和4.19×104 J/mol之间的氢键和分子间作用力[12]。因此,近年来超声辅助广泛用于低阶煤的萃取研究中。

Shui等[13]发现超声条件下一种烟煤在CS2/N-甲基吡咯烷酮混合溶剂的萃取率高达74%。Tian等[14]研究表明胜利褐煤CS2超声萃取物中共62种GC/MS可检测的化合物,其中有大量的氨基、羰基和含氮杂原子化合物。华宗琪等[15]采用CS2对童亭亮煤进行索氏萃取和超声萃取,发现童亭亮煤的索氏萃取物由正构烷烃和芳烃构成,而超声萃取物还检测到异构烷烃和各类杂原子化合物,并且随着超声萃取时间的增加,所检测到的化合物种类更多结构也更复杂,超声波的空化效应产生的冲击流能促进溶剂和煤样的传质,使超声波在短时间内能将索氏萃取不能萃取出的化合物释放出来。刘缠民等[16]利用水做溶剂对神府东胜煤样进行了超声萃取,通过GC/MS分析研究了其水萃取物的有机物的族组成,超声水萃取的萃余煤在CS2/NMP的混合溶剂中的萃取率大于原煤。

2.2 微波辅助萃取

微波辅助萃取是利用极性分子在微波电磁场中快速旋转和离子在微波场中的快速迁移、相互摩擦而发热,从而加热与固体样品接触的极性溶剂,使所需要的化合物从样品中分配到溶剂中。鞠彩霞等[17]以丙酮为溶剂,在微波辐射条件下对兖州煤和神府煤进行萃取,结果表明兖州煤萃取物中芳烃以萘系化合物为主,而神府煤中的萃取物种检测到的芳烃以菲系为主。赵小燕等[18]发现神府煤在微波辐射下二硫化碳萃取物中以脂肪烃为主,含杂原子有机化合物都含有氧原子。

2.3 化学处理辅助萃取

化学处理包括溶胀、酸洗、水解、烷基化、乙酰化和氧化等,其作用是消除或破坏煤结构单元之间的非共价键作用力,从而有利于提高煤的溶剂萃取率[19]。添加剂可以通过自身极性官能团与煤内化合物形成更强的结合力而破坏煤内化合物之间的交联作用,从而有效提高溶剂的萃取率[20]。Shui等[21]的研究表明四氰乙烯和醋酸四丁胺有助于提高煤在NMP中的萃取率。

3 热萃取

一般地,通过常温下的溶剂萃取可以从煤中溶出有机小分子和部分有机大分子,而煤中可溶有机大分子团簇之间的分子间作用部位多,总体上缔合作用很强,需要在加热的情况下才能溶出,且随着热溶温度的升高,缔合作用强的可溶有机大分子团簇逐渐溶出,即通过改变热溶温度可以实现煤中可溶有机大分子团簇的初步分离。由于热溶温度一般在350℃以下,而且不涉及煤液化过程中催化剂和加氢的影响,热溶过程对从褐煤中溶出的有机质的原有结构基本没有破坏。

国内外的研究者已对低阶煤的热萃取行为和机理进行了深入的研究。日本京都大学Miura教授课题组[22,23]和产业技术综合研究所的Takanohashi教授课题组[24,25]研究表明,利用亚临界或超临界变温热溶技术,可降低阶煤60%以上的有机质转化为可溶物,分别开发了具有工业化前景的“变温热溶技术”和“无灰煤”技术。Gryglewicz等[26]考察了两种波兰煤甲苯、甲苯/异丙醇和甲苯/THF热萃取物中有机硫化合物的种类,结果表明,长焰煤中的有机硫化合物包括硫醚、噻吩和苯并噻吩及同系物,而焦煤中仅有含多个芳环的含硫杂环化合物及其同系物。国内魏贤勇教授课题组[27,28,29]在低阶煤的热溶规律和机理方面也做了大量的工作,从分子水平上对低阶煤的组成和结构进行了系统的研究,并开发了低阶煤分级连续热溶设备和相关技术。卢海云等[30]发现在醇-碱体系下,褐煤有良好的反应性,其溶剂萃取率剧增,强碱能有效地催化煤大分子结构单元中的醚键和酯键的裂解反应。

4 结语

溶剂萃取法制备高电导率聚苯胺 篇4

大量文献表明,增大分子量是提高PANI电导率的有效途径之一。降低合成温度是目前为止制备高分子量PANI的最常用方法,然而大部分研究人员都是在很低的温度(-20～40℃)下才合成得到了电导率有明显提高的PANI。因此,从实际生产的角度出发,降低合成温度并不是提高PANI电导率的理想方法。相比于低温合成,溶剂萃取是一种更为简便有效的提高PANI平均分子量的方法。利用有机溶剂萃取,PANI中的大量低分子量组分可以被除去,这使得PANI的平均分子量增大,其宏观电导率被有效提高。虽然溶剂萃取法已经得到一些研究人员,如Chen[4]、Rangarajan[5]的注意,然而就作者所知,该课题至今未见系统研究。此外,溶剂萃取法还可以解决目前大多数制备方法不能得到高电导率PANI粉末的局限,对解决PANI的实际应用具有一定的意义。

本方法尝试以多种有机溶剂萃取PANI,通过相关性能表征分析,系统研究了溶剂萃取对PANI分子量的影响及其对提高电导率的作用。

1实验部分

1.1试剂

苯胺(ANI)、过硫酸铵(APS)、丙酮、四氢呋喃(THF)和二甲基甲酰胺(DMF)等均为西安化学试剂厂分析纯试剂,甲烷磺酸(MSA)为国药集团分析纯试剂。ANI使用前加锌粉二次蒸馏。

1.2PANI的合成

将46.6g(0.5mol)新蒸馏的ANI溶于500mL盐酸(1mol/L),放入冰水浴中使其降温至—5℃。将114g(0.5mol)APS溶于350ml盐酸(1mol/L),滴入上述ANI溶液,反应体系保持恒定搅拌,并使反应温度保持在—5℃。2h左右将APS溶液滴完,继续搅拌4h后停止反应。反应产物抽滤,用去离子水洗至滤液无色,所得滤饼在0.1mol/L氨水中浸泡1h,抽滤,以去离子水洗涤至中性,真空烘箱中50℃下干燥10h,即得本征态PANI粉末。

1.3有机溶剂萃取PANI

将3g本征态PANI加入25mL丙酮,超声振荡0.5h,布氏漏斗抽滤,滤饼以上述萃取方法再重复萃取3次,所得样品在50℃真空烘箱中干燥至恒重后即得丙酮萃取PANI。萃取前后PANI的质量比值即为丙酮萃取产物的质量保持率。本方法还采用THF和THF与DMF的混合溶剂(体积比1∶1)进行了上述萃取过程,并分别计算了萃取产物的质量保持率。

1.4PANI的掺杂

将3g萃取所得本征态PANI与1.91g MSA和20mL去离子水混合均匀,超声振荡0.5h,30℃红外干燥箱中干燥至表面无水,再于真空烘箱50℃下烘干10h,即得MSA掺杂PANI。

1.5分析测试方法

取2g掺杂态PANI粉末,在室温、压力为10MPa的条件下,保压3min压制成直径为30mm的试样,用四探针法测定PANI的电导率(SZ-85型数字式四探针测试仪,苏州电讯仪器厂)。采用KBr压片法,在400～4000cm-1范围内测试样品的FT-IR光谱(1760型红外光谱仪,Perkin-Elmer公司)。EB的特性粘数在浓硫酸为溶剂,25℃下以乌氏黏度计测得。以DMF为溶剂,在200～800nm范围内测试样品的UV-vis光谱(UV-210A型分光光度计,Aglient公司)。利用X射线衍射法在2θ=0～90°,Cu Ka射线,500kV,180mA条件下测定PANI的结晶情况(MAX-2400型X射线衍射仪,理学公司)。

2结果与讨论

2.1溶剂萃取对PANI电导率的提高作用

有机溶剂萃取可以除去PANI中的低分子量组分,从而有效地提高PANI的电导率,萃取产物的电导率与溶剂对PANI的溶解度成正比。表1为不同溶剂萃取所得本征态PANI的特性粘数、质量保持率及其MSA掺杂产物的电导率。

由表可知,有机溶剂萃取后,萃取产物质量保持率降低,特性粘数增大,表明PANI中的低分子量组分被去除掉,PANI的平均分子量增大。很明显萃取溶剂对PANI的溶解度越大,其萃取产物的质量保持率越低,特性粘数即平均分子量越大。THF与DMF混合溶剂对PANI的溶解度最大,其萃取产物的质量保持率仅为89.5%,由于分子量太高,该萃取产物甚至不能溶于浓硫酸,无法测得特性粘数。另一方面,很多文献均表明PANI的分子量决定了其电导率的大小。众所周知,载流子主要通过跃迁[6]在PANI分子链间传导,其较弱的传导能力是阻碍载流子在PANI中自由流动的主要瓶颈。PANI的分子量具有多分散性,大量低分子量组分的存在使得载流子需要通过更多的链间传导才能在PANI内实现自由传导,是PANI电导率较低的主要原因。因此当PANI平均分子量增大时,其所含高分子量组分增多,导电体系所含的分子链数量减少,分子链之间的结构不连续程度减小,PANI的宏观电导率增大。由表1可知,THF和DMF混合溶剂萃取产物的分子量最大,经MSA掺杂后的电导率也最高,达到21.3S/cm,较未萃取前提高了近两倍。

2.2溶剂萃取对PANI分子结构的影响

FT-IR(图1)分析表明,有机溶剂萃取不会改变PANI的分子结构。根据相关文献[7],本征态PANI的红外谱图在1600cm-1、1500cm-1、1300cm-1和800cm-1左右有4个特征吸收峰。本方法萃取所得本征态PANI的FT-IR谱图与相关文献报道一致,其中位于1591cm-1和1482cm-1的吸收峰分别对应于PANI分子链上的醌式和苯式特征结构振动峰,位于1298cm-1和815cm-1的吸收峰分别为苯环面内和面外的C-H振动吸收。由图1可知,不同有机溶剂萃取后PANI的FT-IR光谱与未萃取前几乎完全相同,表明溶剂萃取不会对PANI的分子结构产生影响。此外,根据相关文献[8],FT-IR光谱中醌式吸收峰和苯式吸收峰的强度比即为该PANI的氧化态值。本方法萃取前后所有PANI的苯式振动峰和醌式振动峰的强度比没有发生变化,说明有机溶剂萃取不会对PANI的氧化态造成影响。

虽然溶剂萃取不会改变PANI的分子结构,但UV-vis光谱(图2)测定结果表明,萃取使PANI的电子共轭结构发生变化,从而导致其UV-vis吸收峰位置发生移动。由图2可知,本征态PANI样品的UV-vis图谱含有两个特征吸收峰,其中位于320nm的吸收峰为苯环的π-π*跃迁峰,位于630nm的吸收峰对应于醌环到苯环的跃迁吸收[9]。经有机溶剂萃取后PANI的UV-vis图谱与萃取前基本相同,但UV-vis吸收峰发生蓝移,表明经过这两种溶剂萃取后PANI的π电子共轭程度有所下降。该现象是因为萃取后PANI中低分子量组分大幅减少,而高分子量组分由于刚性更大更难以有序排列,从而使得PANI的π电子共轭程度下降。经极性较小的丙酮萃取后,PANI的UV-vis图谱没有明显变化,而THF和THF与DMF混合溶剂萃取所得PANI的UV-vis吸收峰都发生了明显蓝移,蓝移程度与萃取产物的分子量一致,即THF与DMF混合溶剂萃取产物的分子量最大,UV-vis吸收峰的蓝移程度最大,表明其π电子共轭程度最低。

2.3溶剂萃取后PANI结晶性能的改变

溶剂萃取使PANI的共轭程度降低,这也导致PANI的结晶度大幅下降。图3是本征态PANI和THF与DMF混合溶液萃取所得本征态PANI的XRD图谱。在该图中,两个PANI样品都包含3个衍射峰,其中位于2θ=15.2°和2θ=20.5°的2个衍射峰为PANI的特征结晶峰,位于2θ=24.0°的衍射峰为PANI的非晶峰[10]。溶剂萃取后PANI的XRD图谱中位于2θ=20.5°的非晶衍射峰强度大幅增加,几乎将位于2θ=15.2°和2θ=24.0°的两个结晶峰完全掩盖。PANI的结晶度通过下式计算[11]:

K = S / S0×100%(1)

式中,S为结晶峰的面积,S0为所有衍射峰的面积总和。由此可计算出本征态PANI和THF与DMF混合溶液萃取所得本征态PANI的结晶度分别为67.4%和46.6%,表明溶剂萃取使PANI的结晶度大幅降低。

3结论

有机溶剂萃取可以去除掉PANI中的低分子量组分,从而使PANI的平均分子量提高,溶剂对PANI的溶解度决定了萃取后PANI平均分子量的大小。溶剂萃取不会使PANI的分子结构发生改变,但萃取后PANI的π电子共轭程度下降。XRD测定结果表明,溶剂萃取后PANI的结晶度大幅下降。由于萃取使低分子量组分大幅减少,PANI分子的链间不连续性降低,因此萃取使PANI的电导率有效提高,其中THF和DMF混合溶剂萃取产物经MSA掺杂后的电导率达到21.3S/cm,较未萃取前提高了近两倍。

摘要：分别以丙酮、四氢呋喃(THF)以及THF与二甲基甲酰胺(DMF)混合溶剂对聚苯胺(PANI)进行萃取。萃取使PANI的平均分子量增大,增大程度与溶剂对PANI的溶解度成正比。电导率测定结果表明,萃取使PANI的电导率有效提高,其中THF与DMF混合溶剂萃取产物的电导率较未萃取前提高了近3倍。光谱测定结果表明,3种溶剂萃取都不会改变PANI的分子结构,但萃取后PANI的π电子共轭程度降低。结晶度测定结果表明,萃取使PANI的结晶度大幅下降。

关键词：聚苯胺,电导率,分子量,萃取

参考文献

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[10]Chaudhari H K,Kelkar D S.Investigation of structure and elec-trical conductivity in doped polyaniline[J].Polym Int,1997,42:380-384.

快速溶剂萃取 篇5

1 材料与方法

1.1 仪器材料

Waters 2695高效液相色谱仪 (美国Waters公司) 。Waters2996-2475二极管阵列-荧光检测器 (美国Waters公司公司) 。Waters PAH液相色谱柱250mm×416mm, 5μm (美国Waters公司) 。

硅胶SPE小柱 (6m L, 1g) (美国Waters公司) , Turbo Vap II氮吹仪 (Zymark公司) 。加速溶剂萃取仪 (美国戴安公司) 。

16种标准物质混标 (100mg/L) :萘、苊、芴、二氢苊、菲、蒽、荧蒽、芘、屈、苯并 (a) 蒽、苯并 (b) 荧蒽、苯并 (k) 荧蒽、苯并 (a) 芘、二苯并 (a, h) 蒽、苯并 (g, h, i) 苝、茚并 (1, 2, 3-CD) 芘 (德国Dr.公司) 。

1.2 提取-净化方法

采集土壤表层20cm样品1kg左右, 避光保存。

土壤样品进行冷冻干燥, 研磨, 过80目筛。采用四分法准确取10克处理好的土壤样品, 加入30m L丙酮/正己烷混合溶液 (丙酮:正己烷1:1) , 进行加速溶剂萃取。将萃取液放入氮吹浓缩仪浓缩至1m L。选用1g硅胶柱作为净化柱, 将其固定在固相萃取净化装置上。先用4m L淋洗液戊烷, 弃去流出的溶剂。将浓缩后的样品溶液加到已平衡过的净化柱上, 被测定的样品吸附于柱上, 再用约3m L戊烷分3次洗涤装样品的容器, 将洗涤液加到柱上;用10m L洗脱液 (二氯甲烷/戊烷 (2:3) 混合溶液 (V/V) ) 洗涤吸附有样品的净化柱 (当2m L洗脱液流过净化柱后关闭活塞, 让洗脱液在柱中停留5min) , 以1m L/min的速度, 收集洗脱液于浓缩瓶中。氮吹浓缩至0.5m L以下, 加入2m L乙腈, 再浓缩至0.5m L以下, 定容至0.5m L, 装瓶待HPLC分析。

1.3 仪器条件

ASE条件:萃取温度:90℃;时间:5min;循环次数:3次。

液相色谱柱:Waters PAH C18, S-5μm, 4.6×250mm;色谱柱:27℃

检测器类型:W474荧光检测器、2996二极管阵列检测器。

荧光检测器:发散波长:350nm, 激发波长:275nm。

二极管阵列检测器:波长范围200~380nm (二氢苊无荧光吸收, 必须采用紫外检测器进行定量分析) 。荧光色谱图和紫外色谱图见图1、2。流动相条件见表1。

1、萘3、芴4、苊烯5、菲6、蒽7、荧蒽8、芘9、屈10、苯并 (a) 蒽11、苯并 (b) 荧蒽12、苯并 (k) 荧蒽13、苯并 (a) 芘14、二苯并 (a, h) 蒽15、苯并 (g, h, i) 苝16、茚并 (1, 2, 3-CD) 芘

2 结果与讨论

2.1 标准曲线

配制浓度依次为10μg/L、20μg/L、30μg/L、50μg/L、100μg/L和200μg/L的多环芳烃标准工作液系列。在该浓度范围内16种组分的相关系数均大于0.9992。

2.2 检出限

根据HJ/T 168-2010空白实验中未检出目标物质的检出限测定方法, 土壤中16种多环芳烃检出限为0.005mg/kg (土壤10.0g) 。

2.3 回收率和精密度

土壤样品加速溶剂萃取法, 多环芳烃加标量1.0μg时, 平均加标回收率范围为64.4%~88.8%之间, 变异系数小于20%, 结果见表2。

3 结语

结果表明, 本文建立的加速溶剂萃取-硅胶柱-高效液相色谱法测定土壤中多环芳烃具有高效、快速、灵敏等特点, 可以推广应用。

摘要：通过加速溶剂萃取和硅胶柱净化等方法提取富集土壤中多环芳烃, 利用高效液相色谱二极管阵列-荧光检测器检测, 可高效、快速、灵敏、准确地测定土壤中的多环芳烃。本方法检测限为0.005mg/kg (土壤10.0g) , 平均加标回收率范围为64.4%88.8%, 相对标准偏差小于20%。

关键词：多环芳烃,加速溶剂萃取,硅胶柱净化,高效液相色谱

参考文献

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[5]陶敬奇, 王超英, 李碧芳.色谱, 2003, 21 (6) :599-602.

快速溶剂萃取 篇6

加速溶剂萃取(Accelerated Solvent Extraction,ASE)是近年来新发展的前处理方法,具有萃取效率高、省时省溶剂、减少污染、高自动化等优点,已开始应用于食品和环境分析。本研究采用加速溶剂萃取-气相色谱/质谱法对鳓鱼肌肉中脂肪酸组成及含量进行深入分析,为研究鳓鱼营养价值、食用价值及资源开发提供了基础资料。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

ASE300加速溶剂萃取仪(美国Dionex公司);Agilent6890-5973气相色谱-质谱仪(美国Agilengt公司)。

乙酸乙酯、甲醇、正己烷均为色谱纯(美国天地公司)。盐酸、氢氧化钾均为分析纯(上海华东试剂有限公司)。

1.2 方法

进样口温度250℃,采用分流进样,分流比为10∶1;进样量为1.0μL;色谱柱为DB-35MS毛细管柱,30.0 m×250μm×0.25μm;载气为高纯氦气;柱流速1.0 m L/min;采用程序升温:起始温度150℃,以10℃/min升至200℃后,再以1℃/min升至215℃后,以10℃/min升至250℃,保持5 min。

1.2.2 质谱条件

EI离子源,离子源温度230℃,四级杆温度150℃;电子能量70 e V,电子倍增电压1 100 V,溶剂延时3.5 min,扫描范围35~550 amu。

1.3 样品处理

1.3.1 油脂提取

试验材料为成体新鲜鳓鱼,体重约1 050 g,购自杭州市农贸市场。取背部肌肉剪成小块用匀浆机捣碎,准确称取10.0 g为检测样品,加硅藻土混合研磨研磨(w∶w=1∶1),转入11.0 m L萃取池中,空隙用石英砂填满,开始萃取。

萃取条件:系统压力1 500 psi;温度125℃;预热时间5 min;静态时间5 min;溶剂为乙酸乙酯,冲洗体积60%;吹扫时间60 s;静态循环2次。取出萃取液浓缩,挥干,即得样品油脂,备用。

1.3.2 甲酯制备

取样品油脂100.0μL转入玻璃试管,加入0.5 m L 0.5 mol/L的KOH-CH2OH,70℃水浴20 min,加入1.0 m L 2.0 mol/L HCl-CH2OH,70℃水浴30 min,用2.0 m L正己烷萃取脂肪酸甲酯[5],3 500 r/min,取上层溶液,供GC/MS分析。

1.4 数据分析

数据分析应用仪器自带NIST数据库检索,进行甲酯化脂肪酸物质定性。采用面积归一化法计算出脂肪酸各组分的相对含量得到定量结果。

2 结果

2.1 鳓鱼肌肉中脂肪酸组成及相对含量分析

对鳓鱼肌肉中脂肪酸组成及相对含量进行分析结果,共检测到17种脂肪酸,其中不饱和脂肪酸12种,相对含量为69.08%,包括单不饱和脂肪酸7种,相对含量为40.68%,多不饱和脂肪酸5种,相对含量为28.40%。饱和脂肪酸5种,相对含量为30.92%(表1)。

2.2 鳓鱼同其他海、淡水经济动物EPA+DHA含量比较

将鳓鱼肌肉EPA(Eicosapentaenoic Acid)+DHA(Docosahexaenoic acid)同其他38种海、淡水经济动物进行对比[6,7,8,9],鳓鱼肌肉中EPA+DHA含量为24.43%,略低于鲢鱼、红娘鱼、面包鱼、墨鱼等4种水生经济动物。高于大鳍鱯、鲤鱼、草鱼、青鱼、鲫鱼、黑鱼、鳊鱼、大黄鱼、鲈鱼、真鲷、高体鰤、斜带髭鲷、白姑鱼、鲅鱼、鲳鱼、赤魟、鲷鱼、黄花鱼(即小黄鱼)、带鱼、颚针鱼、海鳗、鳗鲡、梅童鱼、鲨鱼、沙丁鱼、鲐鱼、鳙鱼、鲍鱼、蛏子、蛤蜊、牡蛎、对虾、海蟹、贻贝等34种海、淡水水生经济动物。

3 讨论

关于鳓鱼的脂肪酸评价,目前尚未见有报道。从表1可以看出,鳓鱼肌肉中不饱和脂肪酸含量较高,为69.08%。不饱和脂肪酸具有以下4个方面的作用:保持细胞膜相对流动性,维持细胞正常生理功能;降低血液中胆固醇和甘油三酯含量;降低血液黏稠度,改善血液微循环;提高脑细胞活性,增强记忆力和思维能力[10]。在饱和脂肪酸中,鳓鱼肌肉中十六烷酸含量最高,达到相对含量的21.6%。十六烷酸又称棕榈酸,研究发现膳食中棕榈酸能降低血清中胆固醇的含量[11],用棕榈酸以及单不饱和脂肪酸代替膳食中的月桂酸(十二烷酸)和肉豆蔻酸(十四烷酸)可能对治疗血栓有益[12]。鳓鱼中肉豆蔻酸含量较低,仅有2.42%,未检测到月桂酸。

快速溶剂萃取 篇7

国外对这三类有害有机溶剂的限制给我国皮革和皮革制品的出口设置了一道技术贸易壁垒,为了应对此技术贸易壁垒,必须加强对皮革及其制品中有害有机溶剂残留量的监控。关于皮革及其制品中NMP、乙二醇醚类溶剂和酰胺类溶剂的检测,目前已有大量文献报道[7,8,9,10,11,12,13,14,15],但尚未见文献报道同时对这三类溶剂进行测定。本文以乙酸乙酯为萃取溶剂,采用超声萃取技术提取皮革及其制品中残留的有害有机溶剂,提取物经固相萃取柱净化后,直接进行GC-FID分析,外标法定量,建立了一个能同时测定21种有害有机溶剂残留量的气相色谱方法,并用于市售皮革样品的分析,检出了不同含量的多种目标分析物。

备注:1#:第4批SVHC;2#:第5批SVHC;3#:第6批SVHC;4#:第7批SVHC;5#:第8批SVHC;6#:指令97/56/EC;7#:指令36/2003/EC;8#:指令1348/2008/EC;9#:指令2009/6/EC;10#:指令48/2009/EC;11#:指令552/2009/EC

1实验部分

1.1仪器与试剂

Agilent 7890B-5977A气质联用仪(美国Agilent公司,配FID检测器);SK 2510HLC超声波清洗器(上海科导超声仪器有限公司);Retch SM2000织物研磨仪(德国Retch公司);硅胶固相萃取柱(美国Waters公司,1g/6m L);Smar Vapor RE501旋转蒸发仪(德国Dechem-Tech公司); 0.22μm滤膜(德国Membrane公司);氮吹仪(青岛海科仪器有限公司)。

色谱纯甲醇由美国Tedia公司提供;标准品均由德国Dr. Ehrenstorfer公司提供,用甲醇配制混标储备液,混标储备液中各组分的浓度见表1。使用时再用甲醇逐级稀释至所需浓度。分析纯试剂甲醇、乙酸乙酯、乙醚、四氢呋喃、乙醇、正己烷、丙酮、二氯甲烷、乙腈、叔丁基甲醚、石油醚均由广州化学试剂厂提供。

1.2样品前处理

用织物研磨仪将待测样品研磨成粉末,混匀,称取1.0 g样品,置于装有25 m L乙酸乙酯的磨口锥形瓶中,45℃下超声萃取30 min,过滤。残渣再次用25 m L乙酸乙酯超声萃取,合并滤液。将滤液旋转蒸发至近干后,转移至氮吹仪中,用干燥氮气缓慢吹干。残留物用5 m L甲醇溶解,并转移至硅胶固相萃取柱中(已用5 m L甲醇进行预活化),使其缓慢流出,流出速度控制为2滴/ 秒,收集流出液。用5 m L甲醇分多次淋洗萃取柱,合并流出液。将流出液旋转蒸发至近干,转移至氮吹仪中,用干燥氮气缓慢吹干,用1 m L甲醇溶解残留物。所得溶液经0.22μm滤膜过滤后进行GC-FID分析。必要时,先进行适当稀释。

1.3分析条件

DB-Wax色谱柱(60 m×0.25 mm×0.25μm),初始温度60℃,保持5 min,以20℃/min的速度升至220℃,保持10 min。后处理温度245℃,后处理时间3 min。进样口温度240℃,不分流进样,进样量1.0μL,0.75 min后开阀,载气为氮气,流速为1.0 m L/min,空气流量400 m L/min ,氢气流量30 m L/min。传输线温度280℃,检测器温度250℃。

2结果与讨论

2.1净化条件优化

皮革基质十分复杂,使用溶剂提取皮革中的目标分析物时,大量伴生杂质也被提取出来,干扰目标分析物的测定,往往需要先对提取产物进行净化处理[16]。固相萃取柱净化技术常用于皮革样品的净化, 该技术将富集、分离和净化集于一体,其技术核心是填料。不同的填料的极性不同,吸附原理也各不相同。在净化过程中,部分目标分析物被吸附在固相萃取柱上,未被洗脱下来。因此在选择固相萃取柱时, 不但要考虑净化能力,也要考虑目标分析物的损失。 考察了Accu Bond Florisil PR柱(0.5g/3m L)、Agilent Bond Elut Al-N柱(0.5g/3m L)、Agilent Bond Elut C18柱(1g/6m L)、Agilent Bond Elut Si柱(1g/6m L)、Anpelclean PA SPE柱(1g/6m L)、CNWBond LC-C18柱(1g/6m L)、 Supelclean ENVI-18 SPE柱(0.5g/3m L)、Supelclean LC-C18柱(0.5g/3m L)、 Supelclean LC-C18SPE柱(1g/6m L)、Supelclean LC-Florisil SPE柱(1g/6m L)、 Supelclean LC-Si SPE柱(1g/6m L)、Supelclean LC-Ph SPE柱(0.5g/3m L)、 Varian Bond Elut SCX柱(0.5g/3m L)、Varian HF Bond Elut C18柱(2g/12m L)、 Waters Sep-Pak Vac柱(0.5g/3m L)、Waters Sep-Pak Vac Silica柱(1g/6m L)等16种常见固相萃取柱对混标的净化处理效果,并与未进行净化处理的混标进行对照,计算每种固相萃取柱对混标中各组分的回收率, 结果发现,Waters Sep-Pak Vac Silica柱(1g/6m L)的回收率最好,经其处理后,混标中各组分的回收率均大于92%。分别以不含目标分析物的猪皮革、羊皮革和牛皮革为空白基质,添加混标,超声萃取后分别用上述16种固相萃取柱进行净化,观察各组分回收率的变化。 实验结果表明,Waters Sep-Pak Vac Silica柱(1g/6m L) 的回收率也是最高的,各组分的回收率均大于87%,同时所得谱图中基本上无杂峰出现。因此最终选择该萃取柱来进行净化,表2给出了该萃取柱的回收率数据。此萃取柱的填料为二氧化硅,具有较强的极性,本文研究的21种有机溶剂均具有较强的极性,它们与二氧化硅之间发生正相萃取。用较强极性的甲醇可以将其从萃取柱上淋洗下来,而杂质则吸附在萃取柱上,从而实现净化。考察萃取柱容量、流出液的流速和洗脱液体积对回收率的影响,结果发现,较小的萃取柱容量、较大的流出液速度和较大的洗脱液体积均会降低回收率。经优化,最终确定洗脱条件如下:萃取柱容量为1g/6m L,流出液速度为2滴/ 秒,洗脱液为5m L甲醇。

2.2萃取条件优化

影响超声萃取效率的主要因素是萃取溶剂种类,萃取温度、萃取时间、萃取溶剂体积、萃取方式也对萃取效率有一定影响。以乙酸乙酯为萃取溶剂,对2个阳性样品进行超声萃取,其中1# 样品为米白色二层牛皮革,含有DMA和DMF,2# 样品为蓝色牛皮革,含有DEGBE和DEGEE,分别考察萃取时间、 萃取温度、萃取溶剂体积对萃取量的影响,实验结果表明,只考虑单一因素的影响时,萃取时间、萃取温度和萃取溶剂体积分别为30 min、40℃、25 m L时,2个样品的总萃取量均达到最大值。为考虑这3个因素的综合影响,按表3所示的条件进行三因素三水平正交试验,测定2个阳性样品在各个条件下每个组分的萃取量,并计算其总萃取量,结果也列于表3中。从表3数据可知,对于2个阳性样品,条件6# 时总萃取量均达到最大值。从表3数据可知,对于1# 样品,对其总萃取量影响最大的因素是萃取溶剂体积,其次是萃取时间,萃取温度影响最小;对于2# 样品,对其总萃取量影响最大的萃取时间,其次是萃取温度,萃取溶剂体积影响最小。对于1# 样品,表3给出的优方案是A2B2C1(条件10#),对于2# 样品,表3给出的优方案是A3B3C3(条件11#),这2个条件均不在设计的9个条件中。分别采用条件10#、11# 对1#、2# 样品进行萃取,萃取结果也列于表3中。对于1# 样品,10#、11# 条件下总萃取量小于6# 条件, 对于2# 样品,10# 条件下总萃取量小于6# 条件, 11# 条件下总萃取量稍大于6# 条件。综合考虑,最终采用6# 条件进行萃取。

在条件6# 下对1# 样品连续超声萃取3次,测定每次的萃取量,DMF的萃取量分别为23.8、1.2、 0.2 mg/kg,DMA的萃取量分别为18.9、 1.1、 0.1 mg/kg,总萃取量分别为42.7、2.3、0.3mg/kg,3次连续超声萃取的总萃取量为45.3 mg/kg,第1、2、3次超声萃取的萃取量占总萃取量的94.26%、5.01%、 0.66%。可见经连续2次超声萃取后,可以认为目标分析物已被完全萃取。

分别以乙醚、乙腈、乙醇、二氯甲烷、四氢呋喃、 叔丁基甲醚、甲醇、乙酸乙酯/ 二氯甲烷(1∶1)、乙酸乙酯、正己烷/ 丙酮(1∶1)、石油醚、丙酮等12种常见溶剂为萃取溶剂,在上述条件下对2个阳性样品进行超声萃取,考察萃取量的变化,结果见表4。对于2个阳性样品,乙酸乙酯为溶剂时,总萃取量均达到最大值。因此超声萃取条件最终确定如下:采用连续2次超声萃取方式,以25 m L乙酸乙酯为萃取溶剂,45℃下萃取30 min。

2.3分析条件优化

气相色谱分离时,由于在固定相和流动相中的分配系数不同,被分离的组分在两相之间反复进行分配,从而实现各组分间的分离,因此固定相是决定分离效果的关键因素。不同色谱柱的固定相各不相同,因此采用不同色谱柱进行分离时,其分离效果相差甚大。考察DB-5MS (60m×0.25mm×0.25μm)、 DB-Wax(60m×0.25mm×0.25μm)、DB-624 (30m× 0.25mm×1.4μm)、DB-5HT(15m×0.25mm×0.10μm)、 DB-Wax (30m×0.25mm×0.25μm)、DB-5MS(30m×0.25mm ×0.25μm)、 DB-35MS (30m ×0.25mm × 0.25μm)、HP- Innowax(30m×0.25mm×0.25μm) 等8种色谱柱对21种有害有机溶剂的分离效果,并对升温程序、载气流速等因素进行优化,结果发现, 只有DB-Wax(60m×0.25mm×0.25μm)能将21种目标分析物完全分离开来。

各组分的色谱峰面积受进样口温度、检测器温度和载气流速影响,但载气速度较大时,部分组分之间分离不完全。分别考虑单一因素对色谱峰面积的影响,实验结果表明,当进样口温度、检测器温度和载气流速分别为230℃、250℃、1.1 m L/min时,总峰面积均达到最大值。为考察这3个因素对峰面积的综合影响,按表5所示进行三因素三水平正交实验, 测定每个实验条件下各组分的色谱峰面积,计算其总峰面积,并列于表5中。从表5数据可知,在4# 条件下总峰面积最大。从表5数据可知,对总峰面积影响最大的因素是进样口温度,其次是流速,检测器温度影响最小。从表5计算得到的优方案为进样口温度240℃、流速1.0 m L/min、检测器温度240℃(条件10#)。采用该条件进行GC-FID分析,并计算该条件下的总峰面积,与4# 条件下总峰面积进行比较,结果发现,该条件下得到的总峰面积略低于4# 条件。 因此,分析条件最终确定如下:进样口温度240℃, 检测器温度250℃,载气流速1.0 m L/min。在此条件下,对21种有害有机溶剂混标进行GC-FID分析, 得到图1所示的气相色谱图,图1中各组分之间谱峰完全分离,谱峰对称性好,峰形尖锐。

2.4线性关系和检出限

用甲醇将混标储备液逐级稀释,配制混标工作液,按上述分析条件进行测试,考察各组分的峰面积(A)随质量浓度(ρ)的变化情况,以峰面积(A)对质量浓度(ρ)进行线性回归,结果发现,对于每个组分, 在一定质量浓度(ρ)范围内,其峰面积(A)与质量浓度(ρ)之间均存在良好的线性关系,表6给出了各组分的线性关系。根据公式LOD=3Sb/b计算各组分的检出限(LOD),式中b为方法校准曲线的斜率,Sb为经20次平行测试得到的空白值标准偏差,检出限也列于表6中。

2.5回收率和精密度

对一个自制皮革阳性样品(该样品中含有EGDME、EGDEE、DEGDME、NMP、EGDBE和DEGDEE) 进行9次平行样测试,计算方法的精密度,结果见表7,各组分的精密度RSD为3.11%~4.71%。

以不含目标分析物的牛二层皮为空白基质,分别添加1倍LOD、2倍LOD和10倍LOD等3个不同浓度水平的混标,每个添加浓度水平均制备9个平行样,按上述方法进行测试,计算各组分的回收率,并计算其平均回收率。实验结果表明,在3个添加浓度水平下,方法的平均回收率为81.13%~ 96.47%。

2.6实际样品测试

按本文确定的方法对512个市售皮革及其制品样品中有害有机溶剂残留量进行测定,测试样品包括牛皮革样品76个、牛皮革制品243个、羊皮革样品53个、羊皮革制品79个、猪皮革样品32个、猪皮革制品29个,结果在39个样品中检出了DMA、DMF、DEGBE、DEGEE、EGBE、EGEE、NMP、TEGBE和TEGME等9种有害有机溶剂,检出次数分别为5、30、39、20、16、16、10、11、1次,检出率分别为1.0%、5.9%、7.6%、3.9%、3.1%、3.1%、 2.0%、2.1%、0.2%,其中最大检出值为452.6 mg/kg (DEGBE), 该数值虽小于REACH法规限量值(1000 mg/kg),但需加以警惕。表8给出了部分阳性样品的测定结果,图2是1个黑色羊皮革样品的GC-FID图,该样品中检出了DEGBE、DEGEE和DMF,其含量分别为16.9、14.7和59.8mg/kg。

1:DMF;2:DEGEE;3:DEGBE

3结论

利用GC-FID法建立起同时测定皮革及其制品中21种有害有机溶剂的简单方法。该方法以乙酸乙酯为溶剂,45℃下超声提取皮革及其制品中残留的有害有机溶剂,提取液经固相萃取柱净化后进行气相色谱- 火焰离子检测器(GC-FID)分析。该方法简便快捷,灵敏度高,检出限为0.05~ 0.50mg/kg,远远低于REACH法规的限量要求。该方法已成功应用于市售皮革产品中有害有机溶剂残留量的测定,并检出多种不同含量水平的目标分析物。