氣相色譜-原子熒光法測定水樣中有機汞的形態(烷基化-有機溶劑萃取)

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氣相色譜-原子熒光法測定水樣中有機汞的形態(烷基化-有機溶劑萃取)

Speciationof Organic Mercury in Water Samples by Alkylation, Organic Solvent Extraction& --GC-AFS Detection

( By: Warren T. Corns, Cornelius Brombach and Bin Chen, PSA / UK) ( Pittcon Presentation Posters )

Introduction介紹

      水樣中有機汞的測定是一個具有挑戰性的應用，因為通常發現的濃度很低。

      使用有機汞化合物的工業過程中產生的廢水應使用可靠的分析技術進行監測。

      本文介紹了用GC-AFS（PSA10.750）測定汞的形態。分析的基礎是烷基化（丙基化或苯基化），緩沖水相樣品中的汞形態轉化為更易揮發的汞形態。然后將該形態提取到有機相，并將有機相注入進樣到GC-AFS中。

         在毛細管氣相色譜柱上分離出不同種類的汞（主要是MeHg+、EtHg+和Hg2+），然后在800°C溫度下通過熱解裝置，在該裝置中，汞被加熱還原為熱力學上最有利的元素汞，隨后在AFS室中檢測到。

Experimental實驗性的

Propylation丙基化

       將5 ml緩沖液（0.5 m乙酸，pH3.9）添加到95 ml樣品中。然后將pH值調整為3.9。在該溶液中，我們添加500μl 2,2,4-三甲基戊烷（異辛烷）和1 ml的丙基化試劑（水中含1%NaBPr4）。然后用力搖晃樣品10分鐘，然后將異辛烷相轉移到GC小瓶中。在小瓶中加入一些無水硫酸鈉晶體，以去除有機相中的微量水分。然后通過GC-AFS分析樣品（2μl進樣量）。樣品制備示意圖見圖1。

Phenylation 苯基化

         將5 ml緩沖液（1 m檸檬酸，pH5））添加到95 ml樣品中，并將pH5調整為5。加入500μl 2，2，4-三甲基戊烷（異辛烷）和1 ml烷基化試劑。然后用力搖晃樣品10分鐘，然后將異辛烷相轉移到GC小瓶中。樣品經無水硫酸鈉干燥，然后通過GC-AFS分析。

Instrumental 儀器

       GC由注射器（250°C時）、烘箱部分和熱解組成。烘箱內有一個柱（GC柱，零件號：PSA C723C005，材料：非極性100%二甲基聚硅氧烷，長度：15 m，內徑：0.530 mm，膜：1.50μm），該柱在梯度溫度程序中加熱，以實現對汞形態的最佳分離。下表1列出了溫度梯度。

       將裂解裝置加熱到800°C，在此部分將烷基化物分解為Hg0蒸氣。然后在AFS裝置中檢測到元素汞蒸氣。圖3顯示了儀器設置的示意圖，圖2和圖4顯示了丙基化和苯基化物種的色譜圖。

Results and Discussion結果和討論

       苯基化反應首先應用于樣品，因為試劑（NaBPh4）在空氣中更穩定，購買成本更低。通過將已知量的MeHg+ and EtHg+加入不同的水基質（如海水、廢水、廢水和河水），計算苯化效率。回收率見表2。

      除海水外，大多數水基質具有良好的回收率。海水中含有約400 ppm的鉀離子，它們與BPh4+形成沉淀，從而使烷基化的BPh4減少，使異辛烷的分離非常困難（沉淀主要在水/有機界面形成）。

      沉淀物仍然形成，而海水則以1:3的比例用去離子水稀釋，但MeHg+的回收率提高到100.7%，EtHg+的回收率提高到104.0%。

       因此，對海水樣品進行了丙基化。根據文獻（Monperrus 2005），MeHg+和EtHg+的良好回收率分別為99.7%和101.6%（見表3）。

Conclusions and Future work結論與未來工作

        測試了兩種不同的烷基化試劑的汞形態。我們認為苯化法是除高鹽度水樣外的大多數水樣的一種簡單而好的方法。對于這些樣品，我們建議采用丙基化作為一種很好的替代方法。檢測限低于2 ng/l。

       我們在這里表明，這項技術的化學方面表現得很好。為了進一步提高檢測極限，我們希望在未來應用吹掃和捕集。目前，500μl的預濃縮汞個體中只有2μl注入進樣到GC中。使用吹掃和捕集器，汞形態在水相中烷基化并被吹掃到Tenax®捕集器上。該方法可以將汞的檢出限從理論上提高到0.008 ng/l。

References

Monperrus 2005 M. Monperrus, E. Tessier, S. Veschambre, D. Amouroux, O. Donard. Anal. Bioanal. Chem. 2005, 381, 854-862

Further reading:

Y. Mao, G. Liu, G. Meichel, Y. Cai, G. Jiang, Anal Chem. 2008 September 15; 80(18): 7163–7168.

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