CN107436332A - 一种分离并测定腐殖酸不同极性及分子量组分的方法 - Google Patents
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Abstract
一种分离并测定腐殖酸不同极性及分子量组分的方法，其步骤为：1)腐殖酸样品预处理；2)高效液相色谱模块搭建；3)测定参数设置；4)样品测定。本发明操作便捷、测试稳定，可有效分离水溶性腐殖酸不同极性及分子量组分，对探究腐殖酸组成结构具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于有机质结构表征技术领域，特别涉及一种分离并测定腐殖酸不同极性及分子量组分的方法。
背景技术
腐殖酸广泛存在于环境中如土壤、沉积物和地表、地下水体等，它们组成结构复杂，包含多种组分。这些腐殖酸类组分在极性和分子量方面存在差异，但由于不同组分间结合较为紧密，常规光谱手段较难识别出具有不同极性及分子量的组分，给腐殖酸组成结构识别带来不便。
腐殖酸极性将影响其在水溶液中功能的发挥，相对亲水的腐殖酸组分在水溶液中更易发挥其功能，进而影响水体碳循环和生态环境，而相对疏水组分在水溶相中其功能发挥有限，快速有效的识别腐殖酸不同极性组分组成对探究腐殖酸地球化学行为具有重要意义。
除极性外，腐殖酸分子量同样对其功能发挥产生重要影响，在土壤、沉积物和水体等介质中，不同分子量腐殖酸与矿物和微生物接触面积和机率存在差异，影响其功能发挥。然而通常情况下，腐殖酸极性与分子量并不存在显著的相关性，当前的测定方法较多单一测定腐殖酸的极性或分子量，耗时耗样，程序复杂实现腐殖酸组分极性及分子量特征的同时测定，将有效推进腐殖酸结构组成的解析研究。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种分离并测定腐殖酸不同极性及分子量组分的方法，以实现腐殖酸组成结构的表征。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种分离并测定腐殖酸不同极性及分子量组分的方法，其主要步骤为：
1)腐殖酸样品预处理：将腐殖酸粉末溶解于磷酸盐缓冲液中，待腐殖酸充分溶解后过0.45μm滤膜，并测定腐殖酸溶液溶解性有机碳(DOC)含量；
2)用pH＝7的磷酸盐缓冲液调节腐殖酸溶液DOC，移取1mL腐殖酸溶液至棕色液相样品瓶中，装入样品盘，上机待测；
3)高效液相色谱模块搭建：模块包括流动相、二元泵、六通阀、进样器、柱温箱、二极管阵列检测器(DAD)和荧光检测器(FLD)，各模块按顺序搭建；
4)流动相配制及测定参数设定：选取乙腈和乙酸铵溶液作为流动相，设置包括样品进样量、流速、柱温、测定时间、测定次数以及流动相体积配比在内的运行参数，并保存测定方法；
5)样品测定：编辑样品表，其中第1和2，倒数第1和2号样品均为超纯水，运行程序，实施测定，测试对象为溶解于磷酸盐缓冲液中的腐殖酸溶液，鉴定的组分为具有紫外及荧光特征吸收峰的腐殖酸类组分。
所述步骤1)中，腐殖酸粉末质量为100～150mg，磷酸盐缓冲液体积为20～30mL，浓度为0.2～0.3M，磷酸盐缓冲液的pH＝7～8。
所述步骤2)中，用pH＝7～8的磷酸盐缓冲液0.2M左右调节腐殖酸溶液DOC至60～120mg/L。
所述高效液相色谱模块中，以高效液相色谱仪作为测试装置，所述高效液相色谱仪配备有两个柱温箱、两个DAD以及两个FLD检测器。
所述高效液相色谱模块的搭建顺序为流动相—二元泵—六通阀—进样器—装载C18柱的柱温箱—DAD检测器a—FLD检测器a—装载排阻色谱柱的柱温箱—DAD检测器b—FLD检测器b。
所述装载C18柱的柱温箱和装载排阻色谱柱的柱温箱的柱温均控制为25～30℃，所述排阻色谱柱为PL aquagel-OH MIXED-H 8μm色谱柱。
所述DAD检测器a和DAD检测器b的检测波段200～800nm，FLD检测器a和FLD检测器b设置相同的两个检测波段，即激发波长(Ex)/发射波长(Em)＝270/350～550nm和Ex/Em＝450/350～550nm。
所述乙腈为色谱纯，乙酸铵浓度为1～3mmol/L，乙腈为流动相A，乙酸铵溶液为流动相B，二者的体积配比为1:15～20；流速为1～2min/L，进样量为50～100μL，样品测定时间为30～60min，测定次数为1～3次。
所述步骤5)中，跟据样品名称、样品瓶位置、进样次数和测定参数编辑样品表，并按照样品表中的信息，开启样品测定即运行样品表，依据样品特征性紫外/荧光峰出峰时间和位置判定腐殖酸极性及分子量特性。主要的原理是流动相按设定的体积配比和流速在二元泵的作用下依次流过六通阀、柱温箱、色谱柱和检测器，最后流入废液瓶。待测样品则借助进样器注入到已经稳定流动的流动相体系中，由于腐殖酸样品包含不同极性和分子量组分，在样品流经C18柱后不同极性的组分将被分离，其中亲水性较强的组分将优先通过C18柱进入检测器，而疏水性组分则需要较长的时间通过C18柱，进而使腐殖酸赋存的不同极性组分呈现出差异的保留时间，同时由于这些组分具有紫外和荧光特性，当它们经C18柱分离，流入检测器时，被分离组分的紫外和荧光特性将被分别被DAD检测器a和FLD检测器a所识别。当腐殖酸流出检测器，进入排阻色谱柱时，不同分子量组分将被分离，其中大分子量组分优先通过排阻色谱柱，而小分子量组分则需要较长时间通过排阻色谱柱，使不同分子量组分在排阻色谱柱中呈现出差异的保留时间，进而实现了腐殖酸不同分子量组分的分离，而连接在排阻色谱柱后面的DAD检测器b和FLD检测器b可以再次识别不同分子量组分的紫外和荧光特性。本发明通过串联C18柱-检测器-排阻色谱柱-检测器的方式，实现了腐殖酸不同极性和分子量组分的有序分离和同时鉴定。
与现有技术相比，本发明可以同时测定腐殖酸极性和分子量，实现腐殖酸组成结构的精细表征，对腐殖酸地球化学行为探究具有重要意义。
本发明操作便捷、测试稳定、灵敏度高。
附图说明
图1是基于HPLC的测定腐殖酸不同极性及分子量组分的装置模式图。
图2是厨余垃圾堆肥过程腐殖酸极性及分子量变化图。图2a为堆肥腐殖酸不同极性组分分布，堆肥腐殖酸共包含有A～F六种不同极性组分；图2b示出了这六种组分隶属于三种不同分子量组分(K～P)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明的一种分离并测定腐殖酸不同极性及分子量组分的方法，主要步骤为：
1)腐殖酸样品预处理：将腐殖酸粉末溶解于磷酸盐缓冲液中，待腐殖酸充分溶解后过0.45μm滤膜，并测定腐殖酸溶液溶解性有机碳(DOC)含量。
2)用0.2M磷酸盐缓冲液(pH＝7)调节腐殖酸溶液DOC，移取1mL溶液至棕色液相样品瓶中，装入样品盘，上机待测。
3)高效液相色谱模块搭建：模块包括流动相、二元泵、六通阀、进样器、柱温箱、DAD检测器和FLD检测器，各模块按顺序搭建，如图1所示。
4)流动相配制及测定参数设定：选取乙腈和乙酸铵溶液作为流动相，设置样品进样量、流速、柱温、测定时间、测定次数以及流动相体积配比等运行参数并保存测定方法。
5)样品测定：编辑样品表，其中第1和2，倒数第1和2号样品均为超纯水，运行程序，实施测定。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
选取堆肥腐殖酸对其极性及分子量进行测定。
试剂配制：
①配制0.2M磷酸盐缓冲液(pH＝7)100mL；
②配制2mM乙酸铵溶液500mL。
腐殖酸DOC浓度调节：
测定腐殖酸溶液DOC，用0.2M磷酸盐缓冲液调节腐殖酸溶液TOC至100mg/L。
腐殖酸样品预处理：
将调节好DOC的腐殖酸溶液过0.45μm后注入到棕色液相样品瓶中，控制样品体积为1mL，上机待测。
流动相及模块装配：
流动相A为乙腈，B为2mM乙酸铵溶液，模块装配顺序为：流动相—二元泵—六通阀—进样器—柱温箱(装载C18柱)—DAD检测器—FLD检测器——柱温箱(转载排阻色谱柱)—DAD检测器—FLD检测器顺序。
运行参数设置：
流动相体积配比A:B为1:19；流速为1min/L，进样量为100μL，样品测定时间为40min，测定次数为1次，柱温控制为25℃，DAD检测波长为200～800nm，FLD检测波长为激发(Ex)/发射(Em)＝270/350～550nm和Ex/Em＝450/350～550nm。
样品编号：
第1和2号样品为超纯水样品，第3和4号为腐殖酸样品，第5和6号为超纯水样品。
结果及说明
如图2所示，图2a为堆肥腐殖酸不同极性组分分布，堆肥腐殖酸共包含有A～F六种不同极性组分，而这六种组分又隶属于三种不同分子量组分(K～P)(图2b)。本发明可以有效地分离并测定腐殖酸不同极性和分子量组分，对腐殖酸结构表征具有重要意义。
Claims (9)
1.一种分离并测定腐殖酸不同极性及分子量组分的方法，其主要步骤为：
1)腐殖酸样品预处理：将腐殖酸粉末溶解于磷酸盐缓冲液中，待腐殖酸充分溶解后过0.45μm滤膜，并测定腐殖酸溶液溶解性有机碳(DOC)含量；
2)用pH＝7的磷酸盐缓冲液调节腐殖酸溶液DOC，移取1mL腐殖酸溶液至棕色液相样品瓶中，装入样品盘，上机待测；
3)高效液相色谱模块搭建：模块包括流动相、二元泵、六通阀、进样器、柱温箱、二极管阵列检测器(DAD)和荧光检测器(FLD)，各模块按顺序搭建；
4)流动相配制及测定参数设定：选取乙腈和乙酸铵溶液作为流动相，设置包括样品进样量、流速、柱温、测定时间、测定次数以及流动相体积配比在内的运行参数，并保存测定方法；
5)样品测定：编辑样品表，其中第1和2，倒数第1和2号样品均为超纯水，运行程序，实施测定。
2.根据权利要求1所述分离并测定腐殖酸不同极性及分子量组分的方法，其特征在于，所述步骤1)中，腐殖酸粉末质量为100～150mg，磷酸盐缓冲液体积为20～30mL，浓度为0.2～0.3M，磷酸盐缓冲液的pH＝7～8。
3.根据权利要求1所述分离并测定腐殖酸不同极性及分子量组分的方法，其特征在于，所述步骤2)中，用pH＝7～8的磷酸盐缓冲液调节腐殖酸溶液DOC至60～120mg/L。
4.根据权利要求1所述分离并测定腐殖酸不同极性及分子量组分的方法，其特征在于，所述高效液相色谱模块中，以高效液相色谱仪作为测试装置，所述高效液相色谱仪配备有两个柱温箱、两个DAD以及两个FLD检测器。
5.根据权利要求1所述分离并测定腐殖酸不同极性及分子量组分的方法，其特征在于，所述高效液相色谱模块的搭建顺序为流动相—二元泵—六通阀—进样器—装载C18柱的柱温箱—DAD检测器a—FLD检测器a—装载排阻色谱柱的柱温箱—DAD检测器b—FLD检测器b。
6.根据权利要求5所述分离并测定腐殖酸不同极性及分子量组分的方法，其特征在于，所述装载C18柱的柱温箱和装载排阻色谱柱的柱温箱的柱温均控制为25～30℃，所述排阻色谱柱为PL aquagel-OH MIXED-H 8μm色谱柱。
7.根据权利要求5所述分离并测定腐殖酸不同极性及分子量组分的方法，其特征在于，所述DAD检测器a和DAD检测器b的检测波段200～800nm，FLD检测器a和FLD检测器b设置相同的两个检测波段，即激发波长(Ex)/发射波长(Em)＝270/350～550nm和Ex/Em＝450/350～550nm。
8.根据权利要求1所述分离并测定腐殖酸不同极性及分子量组分的方法，其特征在于，所述乙腈为色谱纯，乙酸铵浓度为1～3mmol/L，乙腈为流动相A，乙酸铵溶液为流动相B，二者的体积配比为1:15～20；流速为1～2min/L，进样量为50～100μL，样品测定时间为30～60min，测定次数为1～3次。
9.根据权利要求1所述分离并测定腐殖酸不同极性及分子量组分的方法，其特征在于，所述步骤5)中，根据样品名称、样品瓶位置、进样次数和测定参数编辑样品表，并按照样品表中的信息，开启样品测定即运行样品表，依据样品特征性紫外/荧光峰出峰时间和位置判定腐殖酸极性及分子量特性；主要的原理是流动相按设定的体积配比和流速在二元泵的作用下依次流过六通阀、柱温箱、色谱柱和检测器，最后流入废液瓶；待测样品则借助进样器注入到已经稳定流动的流动相体系中，由于腐殖酸样品包含不同极性和分子量组分，在样品流经C18柱后不同极性的组分将被分离，其中亲水性较强的组分将优先通过C18柱进入检测器，而疏水性组分则需要较长的时间通过C18柱，进而使腐殖酸赋存的不同极性组分呈现出差异的保留时间，同时由于这些组分具有紫外和荧光特性，当它们经C18柱分离，流入检测器时，被分离组分的紫外和荧光特性将被分别被DAD检测器a和FLD检测器a所识别；当腐殖酸流出检测器，进入排阻色谱柱时，不同分子量组分将被分离，其中大分子量组分优先通过排阻色谱柱，而小分子量组分则需要较长时间通过排阻色谱柱，使不同分子量组分在排阻色谱柱中呈现出差异的保留时间，进而实现了腐殖酸不同分子量组分的分离，而连接在排阻色谱柱后面的DAD检测器b和FLD检测器b能够再次识别不同分子量组分的紫外和荧光特性。
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Also Published As
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