CN100501381C - 一种测定氯代酚的化学发光分析方法 - Google Patents
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Abstract
一种测定氯代酚的化学发光分析方法。基于氯代酚在荧光剂存在下光解后可与氧化剂反应产生化学发光的现象，建立了高灵敏和选择性测定氯代酚的新方法。曲拉通X-100作为增敏剂可以有效的增强该体系的发光强度。该方法对4-氯苯酚、2-氯苯酚、2，4-二氯苯酚、2，4，6-三氯苯酚及五氯酚等多种氯代酚均有良好的发光响应，检出限可达5.0×10-8mol/L；对3.6×10-5mol/L的2，4-二氯苯酚连续7次测定的相对标准偏差为2.2%，对3.6×10-5mol/L的2，4，6-三氯苯酚连续7次测定的相对标准偏差为1.9%。选择实验了多种可能的干扰物质，结果表明在不同的pH值下，各种氯代酚之间干扰较小，该方法具有优异的选择性。
Description
技术领域
本发明属于一种借助于测定物质的化学性质来测试或分析材料的方法，具体涉及到测定材料的化学发光反应。
背景技术
酚类污染的江河水经氯消毒时水中的酚类物质会被氧化生成氯酚类化合物(CPs)，长期饮用含氯酚的水可引起头昏、出疹、皮肤瘙痒，贫血及各种神经系统疾病，过量摄入会出现急性中毒症状[1]。中华人民共和国国家标准(1999)《生活饮用水水质指标》规定，2，4-二氯酚，2，4，6-三氯酚和五氯酚的含量分别为1μg/L，10μg/L和0.02mg/L。中华人民共和国国家标准地表水环境质量标准规定，2，4-二氯酚，2，4，6-三氯酚和五氯酚的含量分别为0.093mg/L(5.7×10-7mol/L)，0.2mg/L(1.0×10-6mol/L)，0.009mg/L(3.4×10-8mol/L)。
在现有技术中，测定2，4-二氯酚，2，4，6-三氯酚和五氯酚的国家标准为电子捕获-毛细色谱法，另外，五氯酚还可以用气相色谱法检验[2]。
此外，目前CPs的检测方法主要还有分光光度法，气相色谱法(GC)和高压液相色谱法(HPLC)。分光光度法测定灵敏度较低，不同的CPs需要采用不同的处理方法，在不同的波长处检测，操作繁琐；GC和HPLC法也不能直接进行CPs测定，需要衍生化处理，操作繁琐，重现性差，回收率低，且仪器昂贵，使用受限[1]。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服以上方法的缺点，提供一种设计合理，抗干扰能力强，测定灵敏度和准确度高，线性范围宽，仪器便宜，易于操作的测定氯代酚的化学发光分析方法。
按照本发明提供的技术方案，测定氯代酚的化学发光分析方法包括：a、样品配制：在1-5ml 1.0×10-2mol/L-1.0×10-7mol/L的氯代酚内加入1-5ml 1.0×10-2mol/L-1.0×10-5mol/L的荧光剂与5ml0.01-1.0mol/L的缓冲液，调整pH值为4-12，用蒸馏水定容至25ml，形成样品；b、光照：样品经过5分钟-5小时的光照，使样品中的溶解氧被转化成氧化性更强的活性氧，由活性氧氧化氯代酚，使氯代酚转化为可以与氧化剂反应产生化学发光的物质；c、反应物质的配制：将氧化剂用水稀释，配制成1.0×10-2mol/L-1.0×10-6mol/L的溶液，形成反应物质；d、添加活性剂：在样品或反应物质中加入1-5ml 1.5-1.0×10-5mol/L表面活性剂；e反应：将光照后的样品通过注射阀注入连续流动的载液中，由载液携带样品与另一流路的反应物质汇合后一起进入流通池内进行发光反应；其中载液：样品：反应物质等于1.0×10-2-0.1:1.0×10-8-1.0×10-3:1.0×10-2-1.0×10-6；单位为摩尔浓度比。
所述氯代酚包括4-氯苯酚、2-氯苯酚、2，4-二氯苯酚、2，4，6-三氯苯酚、2，4，5-三氯苯酚及五氯苯酚。
所述荧光剂包括荧光素、四碘荧光素、亚甲基兰、曙红、8-羟基喹啉中的一种或几种组合。
在光照时，将样品置于透明的容器中，在静止的情况下由日光或能发出日光的灯具照射；这种方式谓之离线方法。
在光照时，将样品通过缠绕在能发出日光的管状灯具上的透明管，在流动的情况下，由能发出日光的管状灯具照射；这种方式谓之在线方法。
所述氧化剂为高锰酸钾，双氧水，溴水，N-溴代琥珀酰亚胺，二溴海因，二氯海因，氯溴海因中的一种或几种组合；表面活性剂为曲拉通或土温系列。载液为硼砂。
本方法的基本原理是：在荧光剂的存在下，溶液受到光照时，水中的溶解氧会被转化成氧化性更强的活性氧(单线态氧)。这种氧可以氧化氯代酚使其转化为可以与氧化剂反应产生化学发光的物质。该物质的具体结构目前还不能确定，我们可以称之为发光前体。显然，在一定条件下样品中氯代酚越多，光照后能产生的发光前体就越多，与氧化剂反应时发光强度就越大，因此可以对氯代酚进行定量检测。
其中，光照的目的主要是产生可以发光的物质，因为没有光照步骤，氯代酚与氧化剂反应并不产生化学发光现象。光照时间的长短与受到光辐射的剂量密切相关。本专利所说的在线方法即将样品溶液通过透光的细管直接缠绕在灯管上，使溶液直接受到光辐射，这种方式效率高，所需时间短，通常5-20分钟就能产生效果。而离线方式则需要更长的时间1-5小时(室温)，才能达到比较高的发光强度。无论哪种方式，如果时间更短当然也可以产生发光前体，只不过量太少，发光强度弱，没有应用价值。
所述表面活性剂有很多种，在这里能起到增敏作用的主要是非离子型的表面活性剂，如OP以及吐温类。其增敏作用表现在有它存在时，发光前体与氧化剂反应时发光强度更高，也就意味着检测灵敏度更高。
硼砂溶液做载液也是可以提高测定的灵敏度，换句话讲，没有它也行，就是灵敏度下降，没有实际应用价值。因为一般污染水体中不会存在高浓度的氯代酚。
附图说明
图1为离线方法测量示意图。
图2为在线方法测量示意图。
具体实施方式
本发明化学发光检测氯代酚方法包括以下步骤：
1、配置试剂
样品储备液：准确称取一定量的氯代酚(分析纯)，用1×10-3mol/L NaOH溶液溶解后转入250mL棕色容量瓶，避光保存在冰箱中(4℃)，使用时逐级稀释；5×10-4mol/L荧光剂储备液：准确称取一定量的荧光剂(荧光素、四碘荧光素、亚甲基兰等)(上海化学试剂公司)用1×10-3mol/L NaOH溶解，使用时逐级稀释；氧化剂储备液(高锰酸钾，双氧水，溴水，N-溴代琥珀酰亚胺，二溴海因，二氯海因，氯溴海因)，曲拉通X-100溶液和硼砂溶液，NaH2PO4溶液均按常规方法配置。所用试剂除特别说明外均为分析纯，水为高纯去离子水。
2、实验方法
取一定量氯代酚样品，加入适量荧光剂，NaH2PO4缓冲液，曲拉通X-100，用蒸馏水定容至接近25ml，用6mol/LNaOH调pH至合适值，把内径为0.8mm的聚四氟乙烯管缠于日光灯灯管外，开启日光灯，用注射器把样品缓慢推入聚四氟乙烯管，光照适当时间后的样品通过进样阀注入硼砂载液中。氧化剂溶液与样品溶液在三通管混合并进入流通池中，在流通池中产生的化学发光信号经光电倍增管测定。
3、载液
实验用了硼砂、磷酸二氢钠、蒸馏水等载液，发现在硼砂载液中才有比较强的发光信号，且发光信号随硼砂浓度增大而增大。当硼砂浓度为0.05mol/L时，体系发光最强。
4、氧化剂
氧化剂试验了高锰酸钾，双氧水，溴水，N-溴代琥珀酰亚胺，二溴海因，二氯海因，氯溴海因中的一种或几种组合；发现在实验条件下均有较强的发光信号，其中N-溴代琥珀酰亚胺，二溴海因，二氯海因，氯溴海因发光信号最强。
5、荧光剂
分别试验了等摩尔浓度的曙红，荧光素，四碘荧光素，亚甲基兰，8-羟基喹啉等荧光剂，发现在实验条件下均有较强的发光信号，在荧光剂为荧光素时，发光信号更强一些，荧光素浓度为2×10-5mol/L时信噪比最大。
6、pH值
在pH<5时，几种氯代酚均以分子形式存在，发光信号较弱，故实验对pH值4-12之间的样品进行测定。发现不同的氯代酚出现最大发光强度的pH值不同。例如对-氯代苯酚为10.0左右，2，4-二氯苯酚为7.0左右。
7、表面活性剂
分别实验了曲拉通X-100，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)。发现曲拉通X-100对于体系发光强度有强的增敏作用。
8、标准曲线的制作
按步骤1和2所述配置溶液，测定化学发光值，以氯代酚标准溶液浓度为横坐标，化学发光值为纵坐标，由计算机绘制曲线，并得出标准曲线的线性回归方程。
9、干扰分析
选择水样中常见的邻苯二酚、对苯二酚、对苯醌以及常见的无机元素作为可能的干扰物进行了研究。
10、样品分析
取地表水富集后分析，发现有较强的发光信号，因此本方法可用于生活饮用水和水源水中氯代酚及多氯代酚的测定。
根据以上步骤，本发明化学发光检测氯代酚方法的可行性可由以下实例分析说明：
实例1(2，4-二氯苯酚的测定)
1、配置试剂
样品储备液：准确称取0.143g 2，4-二氯苯酚(分析纯)，用1×10-3mol/LNaOH溶液溶解后转入250mL棕色容量瓶，避光保存在冰箱中(4℃)，使用时逐级稀释；5×10-4mol/L荧光素储备液：准确称取一定量的荧光素，用1×10-3mol/L NaOH溶解，使用时逐级稀释；1.0×10-3mol/LN-溴代琥珀酰亚胺(NBS)储备液：1.16×10-1mol/L曲拉通X-100溶液和0.05mol/L硼砂溶液，0.25mol/L的NaH2PO4均按常规方法配置。所用试剂除特别说明外均为分析纯，水为高纯去离子水。
2、实验方法
取一定量氯代酚样品，加入1.0ml5.0×10-4mol/L的荧光素，5.0ml0.25mol/LNaH2PO4缓冲液，2.5ml 1.16×10-1mol/L的曲拉通X-100溶液，定容至接近25ml，调pH至7.0，把内径为0.8mm的聚四氟乙烯管缠于日光灯灯管外，开启日光灯，用注射器把样品缓慢推入聚四氟乙烯管，光照适当时间后的样品通过进样阀注入硼砂载液中，NBS溶液与样品溶液在三通管混合并进入流通池中，在流通池中产生的化学发光信号经光电倍增管测定。载液硼砂浓度为0.05mol/L，氧化剂N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)浓度为5×10-5mol/L。
3、标准曲线的制作
在5个25ml的容量瓶中用移液管分别量取1.0ml，2.0ml，3.0ml，4.0ml，5.0ml 3.52×10-3mol/L的2，4-二氯苯酚标准溶液，按步骤2所述实验方法测定各样品化学发光值，以2，4-二氯苯酚标准溶液为横坐标，化学发光值为纵坐标，由计算机绘制曲线，并得出标准曲线的线性回归方程如下：
△I＝260.03LnC+2394.3 (1)
式中△I为相对发光强度，C为2，4-二氯苯酚标准液的浓度(mol/L)，R＝0.9993.
在5个25ml的容量瓶中用移液管分别量取1.0ml，2.0ml，3.0ml，4.0ml，5.0ml3.52×10-5mol/L的2，4-二氯苯酚标准溶液，按步骤2所述实验方法测定各样品化学发光值，以2，4-二氯苯酚标准溶液为横坐标，化学发光值为纵坐标，由计算机绘制曲线，并得出标准曲线的线性回归方程如下：
△I＝2.8156LnC+41.5132 (1)
式中△I为相对发光强度，C为2，4-二氯苯酚标准液的浓度(mol/L)，R＝0.9997.
4、干扰分析
选择水样中常见的邻苯二酚、对苯二酚、对苯醌以及常见的无机元素作为可能的干扰物进行了研究。结果发现在该条件下对3.52×10-5mol/L的2，4-二氯苯酚溶液的测定，相对误差≤5％时，允许共存物质的含量为：邻苯二酚、对苯二酚、对苯醌(500倍)，4-氯苯酚(450倍)，Na+、K+、Mg2+、Ba2+、Ca2+、Ba2+、PO4 3-、SO4 2-、NO3 -、Cl-、F-(500倍)，Fe3+、Cu2+(200倍)，这表明在该条件下本方法对2，4-二氯代酚的测定具有良好的选择性。
实例2(2，4-氯苯酚的测定)
1、配置试剂
样品储备液：准确称取0.143g 2，4-二氯苯酚(分析纯)，用1×10-3mol/LNaOH溶液溶解后转入250mL棕色容量瓶，避光保存在冰箱中(4℃)，使用时逐级稀释；5×10-4mol/L亚甲基蓝储备液：准确称取一定量的亚甲基蓝，用1×10-3mol/L NaOH溶解，使用时逐级稀释；1.0×10-3mol/L N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)储备液，1.16×10-1mol/L曲拉通X-100溶液和0.05mol/L硼砂溶液，0.25mol/L的NaH2PO4均按常规方法配置。所用试剂除特别说明外均为分析纯，水为高纯去离子水。
2、实验方法
取一定量氯代酚样品，加入2.5ml5.0×10-4mol/L的亚甲基蓝，5.0ml0.25mol/L NaH2PO4缓冲液，2.5ml 1.16×10-1mol/L的曲拉通X-100溶液，定容至接近25ml，调pH至10.0，把内径为0.8mm的聚四氟乙烯管缠于日光灯灯管外，开启日光灯，用注射器把样品缓慢推入聚四氟乙烯管，光照适当时间后的样品通过进样阀注入硼砂载液中，NBS溶液与样品溶液在三通管混合并进入流通池中，在流通池中产生的化学发光信号经光电倍增管测定。载液硼砂浓度为0.05mol/L，氧化剂N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)浓度为5×10-5mol/L。
3、标准曲线的制作
在5个25ml的容量瓶中用移液管分别量取1.0ml，2.0ml，3.0ml，4.0ml，5.0ml3.52×10-3mol/L的4-二氯苯酚标准溶液，按步骤2所述实验方法测定各样品化学发光值，以4-氯苯酚标准溶液为横坐标，化学发光值为纵坐标，由计算机绘制曲线，并得出标准曲线的线性回归方程如下：
△I＝86.68LnC+663.21
式中△I为相对发光强度，C为4-氯苯酚标准液的浓度(mol/L)，R＝0.9977.
在5个25ml的容量瓶中用移液管分别量取1.0ml，2.0ml，3.0ml，4.0ml，5.0ml3.52×10-5mol/L的4-氯苯酚标准溶液，按步骤2所述实验方法测定各样品化学发光值，以2，4-二氯苯酚标准溶液为横坐标，化学发光值为纵坐标，由计算机绘制曲线，并得出标准曲线的线性回归方程如下：
△I＝0.8132LnC+14.5632 (1)
式中△I为相对发光强度，C为4-氯苯酚标准液的浓度(mol/L)，R＝0.9991.
4、干扰分析
选择水样中常见的邻苯二酚、对苯二酚、对苯醌以及常见的无机元素作为可能的干扰物进行了研究。结果发现在该条件下对3.52×10-5mol/L的2，4-二氯苯酚溶液的测定，相对误差≤5％时，允许共存物质的含量为：邻苯二酚、对苯二酚、对苯醌(500倍)，4-氯苯酚(450倍)，Na+、K+、Mg2+、Ba2+、Ca2+、Ba2+、PO4 3-、SO4 2-、NO3 -、Cl-、F-(500倍)，Fe3+、Cu2+(200倍)，这表明在该条件下本方法对2，4-二氯苯酚的测定具有良好的选择性。
实例3(2，4，6-三氯苯酚的测定)
1、配置试剂
样品储备液：准确称取0.173g 2，4，6-三氯苯酚(分析纯)，用1×10-3mol/LNaOH溶液溶解后转入250mL棕色容量瓶，避光保存在冰箱中(4℃)，使用时逐级稀释；5×10-4mol/L荧光素储备液：准确称取一定量的荧光素，用1×10-3mol/L NaOH溶解，使用时逐级稀释；1.0×10-3mol/L二溴海因储备液，1.16×10-1mol/L曲拉通X-100溶液和0.05mol/L硼砂溶液，0.25mol/L的NaH2PO4均按常规方法配置。所用试剂除特别说明外均为分析纯，水为高纯去离子水。
2、实验方法
取一定量氯代酚样品，加入1.0ml 5.0×10-4mol/L的荧光素，5.0ml0.25mol/L NaH2PO4缓冲液，2.5ml 1.16×10-1mol/L的曲拉通X-100溶液，定容至接近25ml，调pH至5.5，把内径为0.8mm的聚四氟乙烯管缠于日光灯灯管外，开启日光灯，用注射器把样品缓慢推入聚四氟乙烯管，光照适当时间后的样品通过进样阀注入硼砂载液中，二溴海因溶液与样品溶液在三通管混合并进入流通池中，在流通池中产生的化学发光信号经光电倍增管测定。载液硼砂浓度为0.05mol/L，氧化剂二溴海因浓度为5×10-5mol/L。
3、标准曲线的制作
在5个25ml的容量瓶中用移液管分别量取1.0ml，2.0ml，3.0ml，4.0ml，5.0ml3.52×10-3mol/L的2，4，6-三氯苯酚标准溶液，按步骤2所述实验方法测定各样品化学发光值，以2，4-二氯苯酚标准溶液为横坐标，化学发光值为纵坐标，由计算机绘制曲线，并得出标准曲线的线性回归方程如下：
△I＝381.24LnC+3534.21 (1)
式中△I为相对发光强度，C为2，4-二氯苯酚标准液的浓度(mol/L)，R＝0.9989.
在5个25ml的容量瓶中用移液管分别量取1.0ml，2.0ml，3.0ml，4.0ml，5.0ml3.52×10-5mol/L的2，4，6-三氯苯酚标准溶液，按步骤2所述实验方法测定各样品化学发光值，以2，4，6-三氯苯酚标准溶液为横坐标，化学发光值为纵坐标，由计算机绘制曲线，并得出标准曲线的线性回归方程如下：
△I＝3.5351LnC+61.472 (1)
式中△I为相对发光强度，C为2，4，6-三氯苯酚标准液的浓度(mol/L)，R＝0.9996.
4、干扰分析
选择水样中常见的邻苯二酚、对苯二酚、对苯醌以及常见的无机元素作为可能的干扰物进行了研究。结果发现在该条件下对3.52×10-5mol/L的2，4，6-三氯苯酚溶液的测定，相对误差≤5％时，允许共存物质的含量为：邻苯二酚、对苯二酚、对苯醌(550倍)，4-氯苯酚(100倍)，Na+、K+、Mg2+、Ba2+、Ca2+、Ba2+、PO4 3-、SO4 2-、NO3 -、Cl-、F-(500倍)，Fe3+、Cu2+(200倍)，这表明在该条件下本方法对2，4，6-三氯苯酚的测定具有良好的选择性。
参考文献：
[1]中华人民共和国国家标准地表水环境质量标准.2002，4，28.
[2]张岚等.顶空固相微萃取气相色谱法测定饮水中氯酚.卫生研究，2006，35(1)：92-94.
Claims (6)
1、一种测定氯代酚的化学发光分析方法，其特征在于，a、样品配制：在1-5ml 1.0×10-2mol/L-1.0×10-7mol/L的氯代酚内加入1-5ml 1.0×10-2mol/L-1.0×10-5mol/L的荧光剂与5ml0.01-1.0mol/L的缓冲液，调整pH值为4-12，用蒸馏水定容至25ml，形成样品；b、光照：样品经过5分钟-5小时的光照，使样品中的溶解氧被转化成氧化性更强的活性氧，由活性氧氧化氯代酚，使氯代酚转化为可以与氧化剂反应产生化学发光的物质；c、反应物质的配制：将氧化剂用水稀释，配制成1.0×10-2mol/L-1.0×10-6mol/L的溶液，形成反应物质；d、添加活性剂：在样品或反应物质中加入1-5ml 1.5×10-5mol/L-1.0×10-5mol/L表面活性剂；e反应：将光照后的样品通过注射阀注入连续流动的载液中，由载液携带样品与另一流路的反应物质汇合后一起进入流通池内进行发光反应；其中载液：样品：反应物质等于1.0×10-2-0.1：1.0×10-8-1×10-3：1.0×10-2-1.0×10-6；所述载液为硼砂溶液；单位为摩尔浓度比。
2、如权利要求1所述测定氯代酚的化学发光分析方法，其特征在于，氯代酚包括4-氯苯酚、2-氯苯酚、2，4-二氯苯酚、2，4，6-三氯苯酚、2，4，5-三氯苯酚及五氯苯酚。
3、如权利要求1所述测定氯代酚的化学发光分析方法，其特征在于，荧光剂包括荧光素、四碘荧光素、亚甲基兰、曙红、8-羟基喹啉中的一种物质或几种物质的组合。
4、如权利要求1所述测定氯代酚的化学发光分析方法，其特征是：在光照时，将样品置于透明的容器中，在静止的情况下由日光或能发出日光的灯具照射。
5、如权利要求1所述测定氯代酚的化学发光分析方法，其特征是：在光照时，将样品通过缠绕在能发出日光的管状灯具上的透明管，在流动的情况下，由能发出日光的管状灯具照射。
6、如权利要求1所述测定氯代酚的化学发光分析方法，其特征在于，氧化剂为高锰酸钾，双氧水，溴水，N-溴代琥珀酰亚胺，二溴海因，二氯海因，氯溴海因中的一种物质或几种物质的组合；表面活性剂为曲拉通或土温系列。
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| 流动注射化学发光法测定水中五氯酚. 唐舒雅等.第二届全国环境化学学术报告会论文集. 2004 * |
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