CN102455262A

CN102455262A - 复杂样品中苯并[а]芘的选择性净化方法

Info

Publication number: CN102455262A
Application number: CN2010105228957A
Authority: CN
Inventors: 金静; 陈吉平; 倪余文; 张海军
Original assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Current assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2030-10-27
Also published as: CN102455262B

Abstract

本发明涉及利用氧化镁微球作为样品前处理材料，a)采用溶剂萃取法对复杂样品中的多环芳烃进行提取，得多环芳烃的提取液；b)取平均粒径10-50微米的氧化镁微球，依次采用乙腈或甲醇、二氯甲烷或正己烷对氧化镁微球进行活化；采用氧化镁微球对多环芳烃的提取液进行固相萃取；c)采用极性有机溶剂对氧化镁微球进行淋洗，然后采用极性强度≤二氯甲烷极性强度的有机溶剂对氧化镁微球进行洗脱，得洗脱液；d)洗脱液挥发溶剂后即得到净化后的苯并[a]芘。该发明使用少量的有机溶剂，通过简单的固相萃取过程即可实现对复杂样品中杂质的有效去除；具有操作简单、溶剂消耗量少、环境友好、成本低，效率高的优点。

Description

复杂样品中苯并[а]芘的选择性净化方法

技术领域

本发明涉及复杂样品中苯并[a]芘的选择性净化方法，具体地说是一种利用氧化镁微球作为固相萃取吸附剂，选择性净化沉积物、土壤和生物样品中苯并[a]芘的方法。

背景技术

苯并[a]芘作为多环芳烃污染的一个重要指示物，国际癌症研究机构已经将其从可能致癌物确立为致癌物。因此环境样品中苯并[a]芘的分析受到了分析工作者的广泛关注。苯并[a]芘是一种疏水性很强的化合物，比较容易吸附在固体颗粒，比如沉积物、土壤表面，另外由于生物累积效应，在一些生物体内也含有苯并[a]芘。然而这些复杂的环境样品中存在着大量的基质干扰，为了准确测定其中苯并[a]芘的含量，样品纯化是关键步骤。

目前，关于复杂样品中苯并[a]芘的净化方法主要包括三个步骤(Spitzer，T.J.Chromatogr.A1993，643，43-49；Nondek，L.；Kuzilek，M.；Krupicka，S.Chromatographia 1993，37，381-386；Tye，R.；Graf，M.J.；Horton，A.W.Anal.Chem.1955，27，248-253；Davis，H.J.；Lee，L.A.；Davidson，T.R.Anal.Chem.1966，38，1752-1755；Popl，M.；Stejskal，M.；Mostecky，J.Anal.Chem.1974，46，1581-1582；Ali，M.Y.；Cole，R.B.Anal.Chem.1998，70，3242-3248；Ali，M.Y.；Cole，R.B.J.Agric.Food.Chem.2001，49，4192-4198)：一、杂质的去除，主要方法包括柱色谱法(例如硅胶，氧化铝、弗罗里硅土，XAD树脂，多孔石墨化碳等)，凝胶渗透色谱法，超临界流体萃取法，加压溶剂萃取法；二、多环芳烃的共萃取；三、苯并[a]芘与其他多环芳烃化合物的分离，主要方法包括薄层色谱法和纸色谱法。然而，这些方法需要消耗大量的有机溶剂，操作过程复杂，操作时间长。对于一些含有脂类和硫的化合物来说，需要增加额外的操作步骤。所以发展一种操作简单、有机溶剂消耗量少、环境友好、效率高、成本低的选择性净化方法具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于发展一种操作简单、有机溶剂消耗量少、环境友好、效率高、成本低的选择性净化复杂样品中苯并[a]芘的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种复杂样品中苯并[a]芘的选择性净化方法，利用氧化镁微球作为固相萃取吸附剂用于选择性地净化复杂样品中的苯并[a]芘，其操作步骤如下：

a)采用溶剂萃取法对复杂样品中的多环芳烃进行提取，得多环芳烃的提取液；所采用的溶剂为极性强度≤二氯甲烷极性强度的有机溶剂；

b)取平均粒径10-50微米的氧化镁微球，依次采用乙腈或甲醇、二氯甲烷或正己烷对氧化镁微球进行活化；采用氧化镁微球对多环芳烃的提取液进行固相萃取；

c)采用极性有机溶剂对氧化镁微球进行淋洗，然后采用极性强度≤二氯甲烷极性强度的有机溶剂对氧化镁微球进行洗脱，得洗脱液；

d)洗脱液挥发溶剂后即得到净化后的苯并[a]芘。

所述溶剂萃取法为索式提取或加速溶剂萃取(Hawthorne，S.B.，Grabanski，C.B.，Martin，E.，Miller，D.J.，Journal of Chromatography A，2000，892，421-433)；

步骤a中复杂样品与溶剂用量比为1-4g∶50ml；

步骤b中氧化镁微球与复杂样品的质量比0.2∶5-20；

步骤b中将氧化镁微球通过干法填充到固相萃取柱的柱管内，于柱管的上下两端分别垫置与柱管内径相匹配的过滤筛板，然后再进行固相萃取。

步骤b中氧化镁微球与乙腈或甲醇的用量比为0.2g∶3-8mL，氧化镁微球与二氯甲烷或正己烷的用量比为0.2g∶4-10mL。

步骤c中氧化镁微球与极性有机溶剂用量比为0.2g∶2-20mL，氧化镁微球与非极性有机溶剂用量比为0.2g∶2-15mL。

步骤c中极性有机溶剂为甲醇和/或乙腈，可以选择性的去除菲、蒽、芘、硫、脂类等化合物；洗脱所使用的有机溶剂为二氯甲烷和/或正己烷，可以将苯并[a]芘与分子量更大的多环芳烃，比如苯并[ghi]苝分开洗脱下来。

采用溶剂萃取法得到的多环芳烃的提取液在利用氧化镁微球进行固相萃取前可进行浓缩，浓缩前后体积比为500∶1-100∶1。

对于含硫或脂类等物质特别多的复杂样品，可将步骤c所得到的洗脱液按照b、c操作顺利重复进行2-5次。

所述复杂样品是指除多环芳烃之外，还含有干扰其测定的各种化合物或单质的固体样品基质，如土壤，河水或海水沉积物，生物样品等。

本发明具有如下优点：

(1)消耗溶剂量少，环境友好：约几十毫升，是其他方法所消耗体积的十分之一；(2)操作简单：通过简单的固相萃取过程即可实现对复杂样品中杂质(包括脂类，硫，低环数多环芳烃等)的有效去除，得到纯化后的苯并[a]芘；(3)该方法将杂质的去除和苯并[a]芘的选择性净化整合起来；(4)成本低；(5)净化和萃取效率高。

本发明首先采用晶种诱导法制备氧化镁微球，以氧化镁微球为填料装填固相萃取柱，然后通过对淋洗和洗脱条件的优化，发展一种对复杂样品中苯并[a]芘进行选择性净化的方法。

附图说明

图1为采用本发明方法，通过凝胶渗透色谱表征，实现了对脂类和硫的有效去除。

图2为采用本发明方法，透过高效液相色谱法表征，实现了对复杂样品中苯并[a]芘的选择性净化。

具体实施方式

本发明使用的氧化镁微球(Zhang，Z.P.；Zheng，Y.J.；Chen，J.P.；Zhang，Q.；Ni，Y.W.；Liang，X.M.Adv.Funct.Mater.2007，17，2447-2454)是以硝酸镁和无水碳酸钾为反应物，以多聚磷酸钠为致孔剂，以碱式碳酸镁为晶种采用晶种诱导法制备的单分散、介孔氧化镁微球。

实施例1：

将300mg氧化镁微球通过干法填充到固相萃取空管(6mL)内，上下分别垫置配套的过滤筛板。上样前，分别使用乙腈、二氯甲烷对固相萃取柱进行活化；然后将1mL多环芳烃混标(菲0.72μg mL^-1，蒽0.68μg mL^-1，芘2.88μg mL^-1，苯并[a]芘0.76μg mL^-1，苯并[ghi]苝2.0μg mL^-1)上样。上样完毕，依次使用2mL乙腈进行淋洗，淋洗次数为3次。待淋洗完毕，将三次淋洗所得淋洗液分别定容成2mL含60％乙腈的水溶液，最后进行高效液相色谱分析。

不同体积的乙腈对多环芳烃的选择性淋洗效率列于表1(左)中。从中可以看出，6mL乙腈可以将93％以上的菲、蒽、芘选择性除去，而苯并[a]芘不会在选择性净化过程中损失。因此，在选择性净化过程中，6mL乙腈可以实现对四环以下多环芳烃的有效去除，达到净化的目的。

实施例2：

将300mg氧化镁微球通过干法填充到固相萃取空管(6mL)内，上下分别垫置配套的过滤筛板。上样前，分别使用乙腈、二氯甲烷对固相萃取柱进行活化；然后将1mL多环芳烃混标(菲0.72μg mL^-1，蒽0.68μg mL^-1，芘2.88μg mL^-1，苯并[a]芘0.76μg mL^-1，苯并[ghi]苝2.0μg mL^-1)上样。上样完毕，使用6mL乙腈进行淋洗。待淋洗完毕，使用真空泵将固相萃取柱充分抽干后，依次使用3mL、2mL和2mL二氯甲烷进行洗脱，三次洗脱液分别采用氮气吹干后用60％乙腈的水溶液定容至2mL，最后进行高效液相色谱分析。

不同体积的二氯甲烷对苯并[a]芘的洗脱效率列于表1(右)中，从中我们可以看出，当二氯甲烷用量达到5mL时，可将苯并[a]芘完全洗脱下来；而将其用量从5mL增加到7mL时，二氯甲烷对苯并[a]芘的洗脱效率无明显变化，但却将9.0％的苯并[ghi]苝同时洗脱下来。因此，二氯甲烷的最佳用量为5mL时，可以实现苯并[a]芘与六环多环芳烃的分离。

表1.淋洗剂和洗脱剂用量对选择性净化苯并[a]芘的影响

实施例3：

将300mg氧化镁微球通过干法填充到固相萃取空管(6mL)内，上下分别垫置配套的过滤筛板。上样前，分别使用乙腈、二氯甲烷对固相萃取柱进行活化；然后将1mL含脂和硫的标准溶液(亚麻精油：3.22mg/mL，二异丁基邻苯二甲酸酯：2.11mg/mL，硫：0.52mg/mL)上样。上样完毕，使用6mL乙腈进行淋洗。待淋洗完毕，使用真空泵将固相萃取柱充分抽干后，使用5mL二氯甲烷进行洗脱，洗脱液采用氮气吹至2mL。最后采用凝胶渗透色谱对净化前后的含脂和硫的标准溶液进行测定。

从图1我们可以看出，经过选择性净化过程，95％以上的脂和硫均可以被除去。因此可以应用该净化方法对实际样品，例如沉积物、土壤和生物样品进行进化。

实施例4

先利用索式提取或者加速溶剂萃取等方法对复杂样品进行萃取(萃取溶剂为250mL正己烷)，再通过旋转蒸发对含有多环芳烃的提取液进行浓缩，浓缩至1mL左右后，再用正己烷淋洗平底烧瓶三次，然后将淋洗液转移至试管中并定容到10mL。

将300mg氧化镁微球通过干法填充到固相萃取空管(6mL)内，上下分别垫置配套的过滤筛板。上样前，分别使用乙腈、二氯甲烷对固相萃取柱进行活化；然后取1mL浓缩后的提取液上样。上样完毕，使用6mL乙腈进行淋洗。待淋洗完毕，使用真空泵将固相萃取柱充分抽干后，使用5mL二氯甲烷进行洗脱，洗脱液采用氮气吹至近干后用60％乙腈的水溶液定容至2mL，最后进行高效液相色谱分析。

图2是应用选择性净化方法对三种实际样品(河水沉积物、土壤和鱼)处理后所得到的色谱图。从上述两图我们可以看出，该选择性净化方法可以实现对复杂样品中苯并[a]芘的有效净化。

Claims

1.一种复杂样品中苯并[a]芘的选择性净化方法，其特征在于：

利用氧化镁微球作为固相萃取吸附剂用于选择性地净化复杂样品中的苯并[a]芘，其操作步骤如下：

d)洗脱液挥发溶剂后即得到净化后的苯并[a]芘。

2.按照权利要求1所述的净化方法，其特征在于：步骤a中复杂样品与溶剂用量比为1-4g∶50ml；

步骤b中氧化镁微球与复杂样品的质量比0.2∶5-20；

3.按照权利要求1所述的净化方法，其特征在于：步骤c中极性有机溶剂为甲醇和/或乙腈，可以选择性的去除菲、蒽、芘、硫、脂类等化合物；洗脱所使用的有机溶剂为二氯甲烷和/或正己烷，可以将苯并[a]芘与分子量更大的多环芳烃，比如苯并[ghi]苝分开洗脱下来。

4.按照权利要求1所述的净化方法，其特征在于：采用溶剂萃取法得到的多环芳烃提取液在利用氧化镁微球进行固相萃取前可进行浓缩，浓缩前后体积比为500∶1-100∶1。

5.按照权利要求1所述的净化方法，其特征在于：所述溶剂萃取法为索式提取或加速溶剂萃取；

6.按照权利要求1所述的净化方法，其特征在于：步骤b中将氧化镁微球通过干法填充到固相萃取柱的柱管内，于柱管的上下两端分别垫置与柱管内径相匹配的过滤筛板，然后再进行固相萃取。

7.按照权利要求1所述的净化方法，其特征在于：对于含硫或脂类物质特别多的复杂样品，可将步骤c所得到的洗脱液按照b、c操作顺利重复进行2-5次。