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离子色谱法紫外检测器测定印染废水中的染料酸性红26

发布时间:2014-04-18 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:695

酸性红26是一种人工合成的水溶性偶氮工业染色剂,主要用于皮革的染色,对人体有很强的致癌性[1]。这种染料因具有成本低、染色性能好、颜色稳定等优点而广泛应用于染色行业。污水综合排放标准GB8978–1996对印染企业废水的主要控制指标是pH值、色度、BOD、COD和氨氮含量,对染料的排放浓度没有给出明确的限值,而染料已成为污染源之一,环境监控的常规指标不足以全面反映染料污染物的达标状况,因此建立废水中致癌染料的检测方法很有必要。目前主要用反相高效液相色谱法(HPLC)检测酸性红26[2–3],但由于酸性红26极性很强,在常规C18柱中几乎没有保留,分析过程中常需要使用离子对试剂[1]。使用亲水性色谱柱,酸性红26的保留时间约为1min[4–5]。酸性红26分子结构中含有多个磺酸基团,具有明显的阴离子特点[6]。笔者尝试采用离子色谱法分离酸性红26,与常规反相液相色谱法相比,酸性红26在离子交换色谱柱上具有很强的保留;在淋洗液中添加乙腈以增强洗脱能力,可减少因酸性红26结构中含有苯环而造成的拖尾[7–8]。实验测定了印染废水样品和加标样品中酸性红26的含量,在进样量为25μL时,酸性红26的定量限可达100μg/L,紫外检测可避免印染废水中大量阴离子的干扰[9]。

1实验部分

1.1主要仪器与试剂

离子色谱仪:DionexICS–1500型,配VWD3100型紫外检测器、AS自动进样器、Chromeleon色谱工作站,美国ThermoFisher公司;电磁六通阀;0.22μmPTFE滤膜过滤头;定量环:25μL;酸性红26标准品:纯度84%(德国Dr.Ehrenstorfer公司),用甲醇溶解配制成1000mg/L的储备液;乙腈:色谱纯,Merck公司;其余试剂均为分析纯,购自阿拉丁试剂公司;实验用水均为电阻率大于18.2MΩ·cm的二次去离子水。

1.2样品制备

样品经PTFE滤膜过滤头过滤后直接进样分析。

1.3色谱条件

淋洗液:100mmol/L高氯酸钠–乙腈(体积比为1∶1);流速:1.0mL/min;分析柱:DionexIonPacAS16型,规格为250mm×4mm(美国ThermoFisher公司);保护柱:IonPacAG16型,规格为50mm×4mm(美国ThermoFisher公司);检测器:紫外–可见检测器;检测波长:540nm;抑制模式:ASRS300(4mm)循环再生电抑制模式;进样体积:25μL。

2结果与讨论

2.1流动相的优化

酸性红26结构中含有多个磺酸基团,可以采用高效阴离子交换色谱法对其进行分离。为了保证色谱峰形对称及合理的洗脱时间,选择烷醇季铵基亲水性色谱柱IonPacAS16。保护柱IonPacAG16与IonPacAS16分析柱的填料相同,但长度较短,适合流动相成分的初步探索。流动相组成对IonPacAG16柱分离酸性红26效果的影响见图1。用离子色谱方法分析阴离子物质往往使用碱(如KOH)的水溶液作为流动相。在图1(b)中可以看出,用40mmol/LKOH溶液作为流动相时,被测物质有严重的峰展宽现象。这是因为IonPacAG16色谱柱的固定相以苯乙烯基微球为基体,键合了季铵基离子交换基团。而酸性红26的结构中有苯环结构,这种类似结构决定了酸性红26与色谱柱填料

具有较强的相溶特性,因而在色谱柱中具有较强的保留,可能造成色谱峰的拖尾和展宽[10]。在流动相中加入40%乙腈后,待测物质的色谱峰形得到明显改善[图1(a)]。随着乙腈含量的增大,酸性红26的色谱保留时间缩短了。离子色谱法中常用的检测器包括电导检测器、紫外检测器和电化学检测器,其中,电导检测器和紫外检测器具有操作方便、维护简单、稳定性好等优点。酸性红26虽然具有多个磺酸基团,但其在电导检测器中的响应值并不高。为了提高方法灵敏度,采用紫外/可见检测器在波长540nm处检测酸性红26。这类检测器的流通池为石英材料,不允许强碱性的流动相流过[11]。因此在使用乙腈–KOH溶液作为流动相时,必须在检测器之前连接一个抑制器,将流动相转化为中性溶液,结果见图2。

从图2(a)中可以看出,经过自再生电化学抑制器后,酸性红26在紫外检测器中显示出一个尖锐的色谱峰。但是,这个分离条件中流动相含有大量的有机溶剂乙腈。虽然自再生电化学抑制器允许流动相中含有乙腈,但抑制器中的离子交换膜在有机溶剂的浸泡下会加速老化,缩短寿命。为了能够开发出一个持久稳定、适合大量样品的染料监控分析方法,将流动相调整为乙腈–0.2mol/LNaClO4溶液(体积比为4∶6)。这种混合溶液是中性的,不需要在系统中使用抑制器。另外这一流动相在540nm处具有较低的紫外吸收背景,有助于提高分析灵敏度。对比图2(a)和图2(b)可以看出,使用NaClO4溶液时酸性红26的色谱峰出现峰展宽现象,而且峰面积有所减小。提高乙腈在流动相中的比例,使用乙腈–0.2mol/LNaClO4溶液(体积比为1∶1)作为流动相,结果如图2(c)所示。对比图2(b)和图2(c)可以看出,乙腈比例的提高有助于改善待测物质的色谱峰形[12],但会使色谱保留时间大大缩短。如果进一步将流动相中乙腈比例提高,则不利于样品的分离,因此将流动相确定为乙腈–0.2mol/LNaClO4溶液(体积比为1∶1)。

2.2重现性、线性和灵敏度

吸取质量浓度为10mg/L的酸性红26标准溶液,重复进样10次,记录色谱图,对酸性红26的色谱保留时间、峰面积和峰高数据进行统计分析,结果见表1。由表1可知,酸性红26保留时间、峰面积和峰高测定结果的相对标准偏差分别为0.10%,0.50%,0.15%,表明本方法重现性较好。

将酸性红26标准品定量稀释制得系列浓度的标准溶液,分别测定3次后,取色谱峰面积平均值,以峰面积为纵坐标、酸性红26标准溶液质量浓度为横坐标建立标准工作曲线,酸性红26的线性范围为0.1~20mg/L,相关系数为0.9999,线性方程为Y=0.4722X+0.019。以信噪比(S/N)为3计算检出限,酸性红26的检出限为0.03mg/L。

2.3样品分析及加标回收试验

取印染废水样品,经过0.22μm滤膜过滤后,按1.3色谱条件进行测定,用外标法定量,样品及样品加标色谱图如图3所示,加标回收试验结果见表2。由表2可知,酸性红26的加标回收率为98.4%~101%,表明该方法准确度较高,可用于监测废水中的酸性红26。

3结语

离子色谱法测印染废水中的酸性红26,方法简便、稳定,线性范围内相关性好,准确度高,受其它因素干扰小,灵敏度高,与其它分析方法相比具有明显优势。

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