劉貞 崔艷，2 胡志軍 陳建秋? 嚴(yán)拯宇＊＊

（1中國(guó)藥科大學(xué)分析化學(xué)教研室，江蘇南京 210009；2江蘇正大天晴制藥有限公司，江蘇南京 210038）

柱前衍生化高效液相色譜法（HPLC）測(cè)定水中微量溴酸鹽含量

劉貞1崔艷1，2胡志軍1陳建秋1?嚴(yán)拯宇1＊＊

（1中國(guó)藥科大學(xué)分析化學(xué)教研室，江蘇南京 210009；2江蘇正大天晴制藥有限公司，江蘇南京 210038）

聯(lián)合柱前衍生化技術(shù)，成功地用高效液相色譜法（HPLC）測(cè)定了水體中微量溴酸鹽含量。通過(guò)衍生化條件的優(yōu)化，方法回收率在98%～105%之間、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD小于2.0%，線性相關(guān)系數(shù)達(dá)0.9995，檢測(cè)限為1.0μg／L。方法簡(jiǎn)便快速、準(zhǔn)確可靠，能滿足現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)要求。

溴酸鹽；柱前衍生化；高效液相色譜法；優(yōu)化

1 引言

含溴離子的飲用水經(jīng)過(guò)氧化劑特別是臭氧消毒處理時(shí)，會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的溴酸鹽。有研究證明溴酸鹽能夠致癌、致畸及致DNA損傷，已被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)定為2B級(jí)的潛在致癌物。美國(guó)、WHO以及我國(guó)最新公布的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2006）規(guī)定飲用水中溴酸根的最高允許濃度為10μg／L［1－3］。

控制飲用水中溴酸鹽污染以及執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵是建立良好的溴酸鹽檢測(cè)方法。目前測(cè)定水體中溴酸根的方法主要有離子色譜法［4－7］、質(zhì)譜聯(lián)用法［8］、液相色譜法［9］、氣相色譜法［10－11］、電泳法［12－13］和紫外分光光度法［14－15］。離子色譜法在測(cè)定溴酸鹽時(shí)具有樣品前處理繁瑣、操作費(fèi)時(shí)的缺點(diǎn)；電泳法則是重現(xiàn)性差；質(zhì)譜聯(lián)用方法雖說(shuō)具有檢測(cè)限低、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，但儀器價(jià)格和日常護(hù)理費(fèi)用較昂貴，因此普及率不高；氣相色譜法由于衍生化反應(yīng)的操作較難控制，衍生試劑的毒性較大，限制了氣相色譜法在測(cè)定溴酸鹽中的應(yīng)用。建立了柱前衍生化－HPLC法測(cè)定水中微量溴酸鹽含量的方法，并將其運(yùn)用于實(shí)際水樣的測(cè)定，取得了良好的效果。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

Agilent1100高效液相色譜儀（安捷倫科技有限公司）；超純水系統(tǒng)。

溴酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液 （準(zhǔn)確稱取純溴酸鉀，用去離子水配成含溴酸根離子1mg／mL的儲(chǔ)備溶液，使用前配成100μg／L的工作溶液）；硫酸溶液（5mol／L）；溴化鉀溶液（15.0g／L）；苯酚溶液（0.4mol／L）；所有實(shí)驗(yàn)試劑均為分析純及以上純度，實(shí)驗(yàn)用水為二次去離子水。

2.2 測(cè)定方法

取5mL溴酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液（100μg／L）于10mL具塞比色管中，依次加入1.0mL的KBr溶液（15.0g／L）、0.2mL的硫酸溶液（5mol／L）和0.12mL的苯酚溶液（0.4mol／L），用水稀釋至刻度，混合均勻后于水浴鍋中70℃恒溫加熱1h，取出后用自來(lái)水冷卻，加水至刻度補(bǔ)足減少的體積，進(jìn)樣測(cè)定。

色譜條件：漢邦C18柱（4.6mm×150mm× 5μm）；柱溫30℃；流動(dòng)相：水－甲醇（45：55）；流速1mL／min；檢測(cè)波長(zhǎng)為225nm；進(jìn)樣量20μL。經(jīng)對(duì)照品保留時(shí)間比對(duì)，2－溴苯酚、4－溴苯酚出峰時(shí)間分別為6.853和8.572min，色譜圖見(jiàn)圖1。

圖1 苯酚衍生化－HPLC測(cè)定溴酸鹽的色譜圖Figure 1.The chromatogram of bromate with phenol as the derivation reagent.

3 結(jié)果與討論

3.1 衍生化反應(yīng)原理

溴酸根在強(qiáng)酸性的條件下與過(guò)量的溴離子可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物在酸性條件下可以與苯酚發(fā)生鄰、對(duì)位的取代反應(yīng)生成4－溴苯酚和2－溴苯酚，見(jiàn)式（1）：

反應(yīng)生成的4－溴苯酚和2－溴苯酚濃度與溴酸根濃度之間有一定的關(guān)系。通過(guò)比較二者峰面積大小以及與BrO3－濃度之間的關(guān)系，選擇用4－溴苯酚的峰面積來(lái)定量測(cè)定BrO3－的濃度。

3.2 衍生化反應(yīng)pH值

通過(guò)加入不同體積的H2SO4（5mol／L），按測(cè)定方法處理，考察衍生化時(shí)pH值對(duì)測(cè)定的影響。隨著反應(yīng)溶液酸度的增強(qiáng)，4－溴苯酚峰面積不斷增加，在加入H2SO4的體積大于200μL以后繼續(xù)增加硫酸量，峰面積基本趨于穩(wěn)定，變化很少。BrO3－和Br－

只有在強(qiáng)酸性條件下才能反應(yīng)生成Br2，反應(yīng)（1）才能進(jìn)行；而且，只有在酸性條件下苯酚和Br2發(fā)生取代反應(yīng)生成一溴代酚，否則會(huì)生成白色沉淀的三溴苯酚。因此實(shí)驗(yàn)中硫酸（5mol／L）的加入量為0.2mL。

3.3 溴離子加入量

按測(cè)定方法處理，考察Br－的加入量對(duì)測(cè)定的影響。Br－濃度的增加能促進(jìn)反應(yīng)（1）的進(jìn)行。因此，在一定濃度范圍內(nèi)，隨著B(niǎo)r－濃度的增加峰面積也不斷增加，但當(dāng)加入KBr溶液體積大于1.0mL后繼續(xù)增加Br－量，峰面積變化不大。因此確定KBr溶液（15g／L）加入量為1.0mL。

3.4 苯酚用量

苯酚作為衍生化試劑，其加入量必定會(huì)影響測(cè)定，故需考察苯酚加入量對(duì)衍生化反應(yīng)的影響。增加苯酚的量能促進(jìn)反應(yīng)（1）的進(jìn)行。在一定溴酸根濃度范圍內(nèi)，隨著苯酚濃度的增加，4－溴苯酚峰面積也不斷增加。當(dāng)加入苯酚（0.4mol／L）的體積大于0.12mL后，繼續(xù)增加苯酚量對(duì)峰面積影響不大。因此確定苯酚溶液（0.4mol／L）的加入量為0.12mL。

3.5 反應(yīng)時(shí)間的選擇

考察不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)溴酸鹽測(cè)定的影響。結(jié)果顯示，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，4－溴苯酚峰面積增加，但反應(yīng)進(jìn)行60min后，繼續(xù)反應(yīng)，峰面積增加很少，說(shuō)明衍生化反應(yīng)進(jìn)行60min已基本反應(yīng)完全。因此選定反應(yīng)時(shí)間為60min。

3.6 反應(yīng)溫度的選擇

考察溫度對(duì)衍生化反應(yīng)的影響。結(jié)果顯示隨著反應(yīng)溫度的增加，峰面積不斷增加；但當(dāng)溫度從70℃增加至90℃時(shí)峰面積基本保持不變。因此選擇70℃作為最佳的反應(yīng)溫度。

3.7 樣品放置時(shí)間對(duì)測(cè)定值的影響

按照實(shí)驗(yàn)方法，樣品溶液在70℃下反應(yīng)60min后，在室溫（25±3）℃下放置不同時(shí)間，考察其穩(wěn)定性。結(jié)果顯示樣品反應(yīng)后放置時(shí)間在12h內(nèi)，穩(wěn)定性良好。因此方法允許樣品衍生后放置較長(zhǎng)時(shí)間，也保證了可以不考慮測(cè)定時(shí)間間隔引起的測(cè)定偏差。

4 樣品分析

4.1 線性關(guān)系與檢測(cè)限

分別取0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL標(biāo)準(zhǔn)溶液（100μg／L）于10mL具塞比色管中，按測(cè)定方法操作，以4－溴苯酚的峰面積對(duì)的濃度進(jìn)行線性回歸，得回歸方程為：A＝0.9522C＋1.7485（r＝0.9995）。按儀器噪音的3倍信號(hào)計(jì)算方法的檢測(cè)限為1.0μg／L。結(jié)果表明方法具有良好的線性關(guān)系，檢測(cè)限小于飲用水標(biāo)準(zhǔn)限量的10μg／L，可以滿足飲用水中溴酸鹽含量檢測(cè)的要求。

4.2 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

用純水、實(shí)驗(yàn)室自來(lái)水和市場(chǎng)上銷售的某一礦泉水作為3種本底溶液，均分別加入不同濃度水平的標(biāo)準(zhǔn)溶液（10、30和60μg／L），按測(cè)定方法進(jìn)樣測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表1。方法加標(biāo)回收率在98%～105%之間。

表1 溴酸根回收率Table 1 The recovery of the determination of bromate by HPLC

4.3 精密度實(shí)驗(yàn)

配制10、25、40μg／L3種不同濃度的溴酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液，按測(cè)定方法處理，分別平行測(cè)定6次，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。由結(jié)果可知，3種濃度溴酸根的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）均小于2%，達(dá)到了分析測(cè)定的要求，且重現(xiàn)性好。

表2 溴酸根的精密度Table 2 The precision of the determination of bromate by HPLC

4.4 實(shí)際樣品測(cè)定

取若干種天然地表水及市場(chǎng)上銷售的幾種礦泉水、天然地表水，使用前用0.45μm濾膜過(guò)濾，按測(cè)定方法處理，檢測(cè)其中的溴酸根含量，結(jié)果見(jiàn)表3。結(jié)果顯示某些市場(chǎng)上銷售的礦泉水中溴酸根的量超過(guò)限度要求，而作為居民生活用水的自來(lái)水中溴酸根的量更是遠(yuǎn)超過(guò)限度要求。

表3 樣品中溴酸根含量Table 3 The determination of bromate contents in water samples

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)衍生化條件的優(yōu)化，采用柱前衍生化－HPLC準(zhǔn)確地測(cè)定了礦泉水及水體中微量溴酸根的含量，結(jié)果可靠，并具有樣品用量少、簡(jiǎn)便靈敏、重復(fù)性好等特點(diǎn)，滿足了現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)要求，適于推廣使用。

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Determination of Trace Bromate in Water by Precolumn Derivation－High Performance Liquid Chromatography（HPLC）

LIU Zhen1，CUI Yan1.2，HU Zhijun1，CHENJianqiu1＊，YANZhenyu1＊＊

（1.DepartmentofAnalyticalChemistry，ChinaPharmaceuticalUniversity，Nanjing210009，China；2.R＆DCenter，Chia－taiTianqingPharmaceuticalCo.，Ltd.，Nanjing，Jiangsu210038，China）

A new HPLC method associated with pre－column derivation technique was established to detect trace bromate in water.And the derivation conditions were optimized in this study.The recoveries of the method were in the range of 98%to 105%with the relative standard deviation of less than 1.9%（n＝9）.Its regression coefficient was 0.9995，and the limit of detection was 1.0μg／L.This method is simple，fast and reliable，thus meet current requirement for testing a standard.

bromated；pre－column derivation；high performance liquid chromatography；optimization

O657.7＋2；TH833

A

2095－1035（2012）01－0027－04

10.3969／j.issn.2095－035.2012.01.0005

2011－10－17

2011－12－31

國(guó)家環(huán)保公益性行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目（200809016）、江蘇省環(huán)境工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金（KF2009008）。

劉貞，女，碩士研究生，主要從事藥物分析學(xué)和環(huán)境分析學(xué)。E－mail：lzms07＠126.com。

﹡陳建秋，講師，E－Mail：cjqer＠163.com；嚴(yán)拯宇，教授，E－mail：yanzhengyujiang＠hotmail.com。