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武汉泰特沃斯科技有限公司

气相色谱仪、便携色谱仪、在线气相色谱仪、自动顶空进样装置、柱后衍生、光化学衍...

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衍生气相色谱法在环境监测中的应用
发布时间:2019-05-13        浏览次数:162        返回列表
   武汉泰特沃斯科技有限公司,是国内###的气相色谱仪供应商。主要产品包括GC2030系列气相色谱分析仪、GC966系列在线气相色谱仪、GC966便携式气相色谱仪等设备,以及相关配套设备。广泛应用于石油化工、科研教学、环境监测、食品医药安全、高纯气体行业、生命科学、司法鉴定等领域。

以下由武汉泰特沃斯科技有限公司色谱技术人员主要介绍通过对衍生化与气相色谱联用在环境监测中特别是有机污染物的应用,具体介绍了该技术在醛酮类、酚类、酸类化合物及其他有机污染物分析中的应用及反应原理,并提出了该技术的注意事项及应用展望。衍生化气相色谱法就是利用化学反应改变目标化合物分子中的原子或官能团,通过检测新生产物对目标化合物进行气相色谱定性和定量分析,具有高灵敏度、良好的分离效果和绿色环保等优点。

自20世纪50年代诞生以来,气相色谱作为一种经典的分析方法,在石化分析、药物分析、环境分析等领域均得到广泛应用。由于其良好的分离效能、快速灵敏的检测能力和准确有效的测定结果,极大地推动了环境监测发展,特别是在各种常规有机污染物监测分析中取得了巨大成功。但是,当待监测污染因子中含有极性较大的官能团(如羟基、氨基和羧基等)或热稳定性差等情况下,传统的气相色谱分析在灵敏度和分离度方面会遇到一定困难。在此背景下衍生化技术应运而生。

衍生化技术就是通过化学反应将样品中难于分析检测的目标化合物定量地转化成另一种适当的易于分析的化合物,通过后者的检测可以对目标化合物进行定性和定量分析。通俗的来说,通过采用衍生化反应,用非极性取代基封闭极性官能团,提高分析物的挥发性,将极性化合物转换成弱极性化合物,从而提高色谱检测的灵敏度及选择性。该技术被广泛应用在气相和液相色谱分析中。

衍生气相色谱法的作用及优越性主要体现在:①改善样品的挥发性和热稳定性。将某些高沸点或热不稳定的化合物通过衍生化转化成可以汽化的或热稳定的衍生物。②提高分离检测的选择性和灵敏度,如气相色谱的电子捕获检测器对含卤素的化合物有很高的灵敏度,可以通过衍生化反应将一些化合物引入卤素基团,提高这类化合物的检出灵敏度。③提高分离性能,改善样品的峰形。含有极性基团的待测物在通用的色谱柱中不出峰或峰拖尾,经衍生化后才能改善目标化合物的气相色谱性质,得到较好的分离效果。对一些难分离的物质可选用合适的衍生化试剂,使其生成的衍生物色谱性能产生差异或只和其中1种物质发生反应,从而达到分离的目的。④具有绿色环保的优点。高沸点或不挥发的化合物通过衍生化转化成易挥发的物质后,使其适合顶空或吹扫捕集方法,可以替代传统的液-液萃取等方法,从而减少有机溶剂的使用。

1 衍生气相色谱在环境监测中的应用

1.1 酚类化合物

酚类化合物是属于半挥发性有机物,其中氯酚是一类毒性强、生物降解困难、有潜在致癌性的环境污染化合物。在气相色谱中酚类化合物难挥发且极性强,尤其是水溶性好的苯酚等难以从水中萃取,故检出限较高。化学衍生化的方法能够不同程度地改善酚类化合物的理化性质和色谱行为,大大提高检测灵敏度。酚类的衍生化反应主要是修饰其苯环上的羟基,其中硅烷化和酸酐酰化是最常见的衍生化方法。

1.2 醛酮类羰基化合物

醛类化合物对人的皮肤和黏膜有刺激作用,有些甚至具有致癌危险。通常小分子的醛具有很低的沸点,有些常温下是气体(如甲醛)。这些化合物在水中溶解性大,一般不适用直接用气相色谱法分析。现有的方法通常采用分光光度法和高效液相色谱等来测定。由于醛的结构中具有活泼的羰基,可以与亲核性的试剂进行缩合反应,经过反应后醛转化成较为稳定的、分子量较大的化合物,为气相色谱分析提供了有利条件。原本不稳定的目标化合物特别是醛,经衍生后转化为稳定的物质,使样品可以保存更长时间,同时也提高了分析的精密度和准确度。该缩合衍生法适用于大多数常见的醛酮类化合物,包括甲醛、乙醛和丙酮等脂肪族醛酮。而一些空间位阻大的芳香酮(如二苯甲酮)则不易进行反应。

1.3 羧酸

卤乙酸是饮用水中对人类健康危害较大的消毒副产物之一,具有较高的致癌风险。由于具备有机酸的强极性和水溶性等特点,直接气相色谱方法的灵敏度不能满足监测要求,而且峰形会出现明显的拖尾,从而影响分离的效果。衍生法是测定酸类的主要手段,常见的衍生法有重氮甲烷衍生法、醇酸衍生法和硫酸二甲酯衍生法3种。

1.4 肼类

水中肼的测定方法可采用二甲氨基苯甲醛分光光度法,但该方法除了受本身样品的浊度和颜色的影响之外,还不能避免其他肼类的干扰,因此存在一定局限性。气相色谱法则可以有效克服分光光度法的这些不足。

2 衍生气相色谱法注意事项

衍生化气相色谱法需要注意:①衍生化试剂通用易得,本身及副产物不干扰目标化合物的分析。②选择的衍生化反应需温和、快速和易操作。③反应完全,能定量进行且重复性好。④反应的选择性好,仅与目标化合物反应且产物分子量适当。

随着环境监测工作的不断深入开展,其趋势也从微量分析向痕量甚至超痕量分析发展。这不仅需要先进的仪器分析技术,也需要其他分析手段的综合运用。衍生化方法在提高灵敏度、改善分离效果方面具有不可替代的优势,必将为环境监测中的痕量甚至超痕量分析发挥积极的作用。衍生气相色谱法将来的发展方向主要是:①开发与其他新技术的联用方法(如固相微萃取)。②合成新的衍生化试剂,运用于手性化合物的分离,增加试剂的通用性。③建立新出现的污染物衍生方法。