液液萃取-气相色谱法测定水中苯系物影响因素研究开题报告

1. 研究目的与意义

水是生命不可缺少的物质，也是最容易受到污染的资源，然而随着科技的发展及化学品的使用，使得水污染成为当今世界非常严重的问题，如英国的石油泄漏、水中铅中毒等。许多疾病也是由通过饮用水引起。据世界卫生组织统计，在发展中国家，大约有80%的疾病由饮用水引起的，而每年死于饮用受污染的水的人数接近千万级。因此控制水质的质量，以及对水质的检测研究分析就十分必要。

随着国民经济的高速发展，我国工业产业也有了突飞猛进的发展，然而在追求经济效益的同时也对环境带来了很多危害，其中苯系物是水资源中最重要的污染物之一。近年来，我国卫生部多次强调要保证居民饮水卫生、安全，环境监测中心站逐步加大了对饮用水中苯系物测定的研究。[10]水中的苯系物主要是由于化工污染造成的，苯系物，尤其是二甲苯、甲苯、苯等是工业生产不可或缺的工业原料，化工厂排污不达标等因素都会导致当地地下水受到苯污染，使饮用水中苯系物超标，严重影响居民用水安全。因此，对于水中苯系物的监测是有重大意义的。以前国家环境监测分析方法多采用填充柱气相色谱法测定苯系物，但是经过多年实际应用发现，填充柱气相色谱存在分离能力差、柱效低等缺点，近年来逐步应用液液萃取-气相色谱法测定水中苯系物，其具有分离度好等优点。[7]

水环境中的苯系物和挥发性卤代烃之所以备受关注是因为其极强的毒性和巨大的危害性，因此研究出可以简便、高效、快速地侧定水中苯系物和挥发性卤代烃的分析方法，对于学者们掌握水体苯系物和挥发性卤代烃污染的现状，从而探寻出一套环境污染的预警机制有着极为重大的意义。随着现代仪器分析技术的不断发展，各种分析方法也层出不穷，例如:吹扫捕集一气相色谱法、吹扫捕集一气相色谱一质谱联用法等，这种多种分离手段和检测技术相结合的联用技术将逐步成为分析测定的重要手段，尤其是吹扫捕集一气相色谱一质谱联用技术具有很高的应用价值，同时也具有很多优点，比如:容易富集、低检出限、无需预处理、操作方法简便等。[9-13]目前测定苯系物主要采用气相色谱法，前处理技术常采用液液萃取，经过多年实践运用，液液萃取技术已被证明是一种经典适用的分析方法。至今虽有少量文献报道饮用水中有机氯液液萃取条件的优化，但对液液萃取每个步骤所遇到的细节问题，未见文献报道。笔者就液液萃取过程可影响水中苯系物回收率的几个细节问题作了研究，建立提高液液萃取水中苯系物测定回收率的方法，具有一定的研究价值和应用前景，同时与固相萃取作对比，通过对实际样品的检测分析证明该方法是一种准确性好、精密度高、检测限低、方便实用的测试方法。[20]

表1 各种预处理方法的优缺点

苯、甲苯和二甲苯是一类重要的化工原料,广泛应用于农药,医药,染料,合成橡胶等行业中,其中苯属一类避免使用的有机溶剂,甲苯和对二甲苯属二类限制使用的溶剂。苯系物是有毒有害物质,对于化工厂附近的苯系物的监测应该引起足够的重视。一般常用气相色谱法测环境样品中的苯系物。样品预处理是气相色谱试验成功的关键步骤,由于真实环境样品组成复杂,且待测挥发性物含量一般较少,所以要求样品预处理方法既能较好的将待测物同其他物质分离,又有较高的富集能力。[6]

值得注意的是由于水中苯系物的检测一般采用气相色谱法，但苯系物在水中的残留量相对较低，为得到准确的测定结果，测定前需要对水样进行富集前处理。因此探索一种高效的样品预处理方法是尤为重要的。目前常见的对于水中有机毒性污染物的预处理方法主要有以下几种：1、固相微萃取，2、固相萃取，3、液液萃取，4、吹扫捕集法。对于固相微萃取法、吹扫捕集法来说，这两种前处理方法的操作流程复杂、对于操作人员的实验技能水平要求较高、相对耗时长以及仪器的维护和保养成本大等缺点。然而液液萃取方法能快速、有效的在短时间内将水中的有机物进行萃取富集，因此液液萃取方法适合大规模的使用以及多组分的富集收集。

对于水样,最常用的是采用有机溶剂液液萃取的方法浓缩富集水中痕量目标化合物,这种方法需采用大量的有机溶剂,而有机溶剂本身又会对环境造成污染,因此开发具有有机溶剂用量少、富集效率高的样品处理方法,对于化学工业走科技含量高、资源和能源消耗低、环境污染小的发展道路具有一定的实际意义。

苯、苯系物为无色浅黄色透明油状液体，具有强烈芳香的气体，易挥发为蒸气，易燃有毒。 甲苯、二甲苯属与苯的同系物，都是煤焦油分馏或石油的裂解产物。目前室内装饰中多用甲苯、二甲苯代替纯苯作各种胶油漆涂料和防水材料的溶剂或稀释剂。目前，苯系化合物已经被世界卫生组织确定为强烈致癌物质。

苯及苯系物的来源：

建筑材料的有机溶剂，如油漆的添加剂和稀释剂、防水材料添加剂；

装饰材料、人造板家具、粘合剂的溶液。

苯及苯系物的危害：

苯

慢性苯中毒主要是苯对皮肤、眼睛和上呼吸道有刺激作用。经常接触苯，皮肤可因脱脂而变干燥，脱屑，有的出现过敏性湿疹。 长期吸入苯能导致再生障碍性贫血。初期时齿龈和鼻黏膜处有类似坏血病的出血症，并出现神经衰弱症状，表现为头昏、失眠、乏力、记忆力减退、思维及判断力降低等症状。以后出现白细胞减少和血小板减少，严重可使骨髓造血技能发生障碍，导致再生障碍性贫血 。若造血功能完全破坏，可发生致命的颗粒性白细胞消失症，并可引起白血病。近些年来很多劳动卫生学资料表明：长期接触苯系混合物的工人中再生障碍性贫血罹患率较高。苯可导致胎儿的先天性缺陷。

甲苯和二甲苯

主要作用是对中枢神经系统的损伤及引起粘膜刺激。

甲苯在反复暴露情况下如用鼻吸进会使大脑和肾受到永久损害。如母亲在怀孕期间受到严重暴露，毒性可能会影响婴儿而产生缺陷。

二甲苯会造成皮肤干燥、皲裂和红肿，神经系统受损，还会造成肾和肝暂时性损伤。

研究表明，女性对苯及其同系物危害较男性敏感，甲苯、二甲苯对生殖功能亦有一定影响，育龄妇女长期吸入苯还会导致月经异常，主要表现为月经过多或紊乱，初时往往因经血过多或月经间期出血而就医，常被误诊为功能习惯内子宫出血而贻误治疗。孕期接触甲苯、二甲苯及苯系混合物时，妊娠高血压综合症、妊娠呕吐及妊娠贫血等妊娠并发症的发病率显著增高，专家统计发现接触甲苯的实验室工作人员和工人的自然流产率明显增高。

2. 研究内容和预期目标

气相色谱法测定水中苯系物的原理是，二硫化碳等萃取剂可以将水中的苯系物萃取出来，如果有干扰物质，比如醇、酯、醚等，可以再用硫酸-磷酸混合酸进行二次处理除去干扰物质。最后用气相色谱仪氢火焰检测器进行测定，在监测过程中，出峰的顺序为：苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯。采用相对保留时间进行定性，定量是采用外标法或者内标法（氯苯内标物）。

研究内容如下：

主要研究实验色谱柱、柱温、检测器温度等色谱条件的选择，萃取剂用量对实验结果的影响、萃取时间的影响、盐度对实验结果的影响、ph对实验结果的影响。

3. 研究的方法与步骤

3.1拟采用实验仪器

气相色谱（gc）法适用于易挥发、热稳定性好的有机物。它的特点是快速分离、效率高、进样量少。gc法采用的检测器主要有氢火焰离子化检测器（fid）、电子捕获检测器（ecd）、热导检测器（tcd）和氮磷检测器（npd）。火焰离子化检测器(fid)，fid对在火焰中产生离子的任何物质都有响应，几乎包括所有有机化合物。仅有少数例外。是最常用的检测器，fid的灵敏度比热导检测器高100-10000倍，检测限达10-13g/s，对温度不敏感，响应快，适合连接开管柱进行复杂样品的分离，线性范围为10的7次方，是气体色谱检测仪中对烃类灵敏度最好的一种手段，广泛用于挥发性碳氢化合物和许多含碳化合物的检测； ecd检测池中的放射性同位素，通常是63ni,发射出射线。射线和载气分子碰撞而产生低能量的自由电子，在两电极间施加极化电压以捕集电子流。某些分子能够捕获低能量的自由电子而形成负离子。当此类化合物分子进入检测池时部分电子被捕获从而使得收集电流下降，信号经过处理后形成色谱图。ecd广泛应用于环境分析领域，它对含卤素化合物有很高的灵敏度，包括大部分除草剂和农药；tcd价格低，灵敏度不高，主要用于气体检测；氮磷检测器只用于检测含磷含氮化合物。

故实验拟采用agilent 7820气相色谱仪、氢火焰离子化检测器（fid）

4. 参考文献

[1]gb3838-2002地表水环境质量标准[s]．

[2]gb5749－2006生活饮用水卫生标准[s]．

[3]gb/t5750.8-2006生活饮用水标准检验方法有机物指标[s]．

5. 计划与进度安排

3月5日-3月11日 查阅和研究文献资料,完成英文翻译；3月7日-3月15日 撰写开题报告；制定实验方案，进行开题。3月18日-5月9日 开展实验，完成论文的各项实验研究。5月10日-6月8日撰写和修改论文，制作答辩PPT，查重；完善修改论文6月9日 毕业论文答辩其中中期检查时间暂定4月17日，分组PPT报告研究计划和进度