氣相色譜法同時測定混合溶液中7種硝基苯

郭波，鄭鵬，路銘慧，許思思，黃春榮，呂尚

（1.山東省計量科學研究院，濟南 250014 ； 2.山東農(nóng)業(yè)大學，山東泰安 271018； 3.山東省環(huán)科院環(huán)境工程有限公司，濟南 250013）

硝基苯（nitrobenzene，NB）指苯分子中一個氫原子被硝基取代而生成的化合物，為無色或淡黃色的油狀液體，具有類苦杏仁的特殊氣味。硝基苯作為一種重要的化工材料的中間體，廣泛應用于制藥、燃料、殺蟲劑、印染、地板材料等行業(yè)［1–2］。硝基苯具有較強的毒性，人大量吸入其蒸汽或皮膚沾染，可引起急性中毒，并引起頭痛、惡心、嘔吐等，對生物體有可疑致突變性和致癌性，能夠引起神經(jīng)系統(tǒng)異常癥狀，是一種劇毒化學品，被列為優(yōu)先控制的環(huán)境污染物［3］。

目前主要使用氣相色譜法對硝基苯進行檢測定值［4］，但由于缺乏多種硝基苯同時檢測方法，需逐一檢測單一成分，導致實驗時間長，效率低，且會引入不確定的誤差，影響實驗結(jié)果。因此建立硝基苯混合溶液分析方法，具有重要意義［5–6］。筆者在現(xiàn)有硝基苯化合物檢測方法基礎(chǔ)上，采用Rtx–5MS型毛細管氣相色譜柱建立了同時檢測鄰硝基氯苯、間硝基氯苯、對硝基氯苯、鄰二硝基苯、間二硝基苯、對二硝基苯、2，4-二硝基氯苯7種硝基苯的氣相色譜方法。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜儀：2010QP–Ultra型，配有FID檢測器，日本島津公司。

電子天平1：AE200型，感量值為0.1 mg，瑞士梅特勒公司。

電子天平2：CPA225D型，感量值為0.01 mg，美國賽多利斯公司。

甲醇：色譜純，美國默克公司。

鄰硝基氯苯：質(zhì)量分數(shù)為99%，上海麥克林化學試劑公司。

間硝基氯苯：質(zhì)量分數(shù)為99%，河南省標物生物科技有限公司。

對硝基氯苯：質(zhì)量分數(shù)為99.5%，上海麥克林化學試劑公司。

翻轉(zhuǎn)課堂為傳統(tǒng)課堂教學注入了一股新鮮的血液，是一種值得借鑒和嘗試的教學模式。近年來，我國諸多高校已經(jīng)大規(guī)模開展了這種新的教學模式。然而翻轉(zhuǎn)課堂在推廣及應用中仍然面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。分析、探索、總結(jié)翻轉(zhuǎn)課堂實踐現(xiàn)狀以及推進翻轉(zhuǎn)課堂在教學中的應用，具有重要的現(xiàn)實意義[4]。任何一次教學改革中，教師始終是決定改革成敗的最關(guān)鍵因素之一，翻轉(zhuǎn)課堂亦是如此[5]。因此，本文以通信電子電路課程為例，分析了目前翻轉(zhuǎn)課堂實踐過程中，教師所面臨的各種困難和挑戰(zhàn)，并針對實際情況提出了應對這些挑戰(zhàn)的策略。

鄰二硝基苯：質(zhì)量分數(shù)為99%，美國默克公司。

間二硝基苯：質(zhì)量分數(shù)為99%，河南省標物生物科技有限公司。

對二硝基苯：質(zhì)量分數(shù)為99%，日本東京化成株式會社。

2，4-二硝基氯苯：質(zhì)量分數(shù)為99%，西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 溶液制備

稱量托、藥匙、容量瓶等器具洗凈烘干備用，試驗前將高純硝基苯類試劑放在干燥器中干燥兩天，備用。根據(jù)配制體積和7種高純硝基苯類溶液純度，計算7種硝基苯類溶液的稱量質(zhì)量（mg）。分別稱量鄰二硝基苯、間二硝基苯、對二硝基苯、鄰硝基氯苯、間硝基氯苯、對硝基氯苯和2，4-二硝基氯苯0.050 50、0.050 30、0.050 44、0.050 82、0.050 70、0.050 62、0.051 30 g，使用甲醇溶解后轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶定容。配制的甲醇中7種硝基苯混合溶液中鄰二硝基苯、間二硝基苯、對二硝基苯、鄰硝基氯苯、間硝基氯苯、對硝基氯苯、2，4-二硝基氯苯的質(zhì)量分數(shù)分別為200.6、200.0、200.4、202.0、202.2、202.0、204.2 μg／mL，將配制好的甲醇中7種硝基苯類物質(zhì)標準溶液充分混勻后靜置，于4 ℃冰箱冷藏貯存。

7種硝基苯類混合工作溶液：分別移取1、5、10、15、20 mL上述混合標準溶液至20 mL容量瓶中，使用甲醇定容，混勻后得到濃度為10、50、100、150、200 μg／mL的系列混合工作溶液。

1.2.2 儀器工作條件

色譜柱：Rxt–5MS型毛細管色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm，日本島津公司）；柱流量：1.10 mL／min；進樣體積：2.0 μL；進樣口溫度：260 ℃；溫度程序：初始溫度為60 ℃，保持3 min，以10.0 ℃／min升溫速率升溫至180 ℃，保持10 min；分流比：1∶49。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜柱的選擇

Rxt–5MS型色譜柱為弱極性色譜柱，其固定相由5%二苯基與95%二甲基聚硅氧烷交聯(lián)、鍵合而成，其熱穩(wěn)定性可達360 ℃，其合成與鍵合工藝比含5%苯基的一般聚合物色譜柱有更一步的改進。實際應用中，大部分化合物的殘留小分子雜質(zhì)與和低相對分子質(zhì)量碎片都可以被Rtx–5MS型色譜柱的固定相聚合物排除，使化合物能獲得一個低流失性的緊湊單峰。其廣泛應用于各種硝基苯類氣相色譜檢測中，因此本研究中選擇Rxt–5MS型色譜柱。

2.2 程序升溫速率的選擇

根據(jù)每種硝基苯獨立測定方法，選擇程序升溫范圍為80～120 ℃，在此基礎(chǔ)上，考察不同升溫速率對于間硝基氯苯保留時間及7種硝基苯化合物之間最小分離度的影響，結(jié)果見表1。

表1 升溫速率試驗結(jié)果

升溫速率為10 ℃／min時，滿足色譜峰完全分離（分離度大于1.5）的要求，同時兼顧快速分析效率，25 min即可完成7種硝基苯的檢測。選定條件下7種硝基苯類混合溶液色譜圖見圖1。

圖1 7種硝基苯類物質(zhì)混合溶液色譜圖

2.3 出峰規(guī)律的影響因素

氣相色譜的出峰受到多種參數(shù)的影響，除了實驗參數(shù)外，樣品的物理化學性質(zhì)對極性化合物的保留時間有很大影響。影響樣品保留時間及分離選擇性主要因素有熔點、沸點、閃點和密度等，保留時間與理化性質(zhì)試驗數(shù)據(jù)列于表2，各保留時間與理化性質(zhì)的關(guān)系圖見圖2～5。

表2 7種硝基苯類物質(zhì)的保留時間及理化性質(zhì)

圖2 硝基苯類物質(zhì)氣相色譜保留時間與沸點關(guān)系圖

圖3 硝基苯類物質(zhì)氣相色譜保留時間與閃點關(guān)系圖

圖4 硝基苯類物質(zhì)氣相色譜保留時間與密度關(guān)系圖

圖5 硝基苯類物質(zhì)氣相色譜保留時間與熔點關(guān)系圖

根據(jù)圖2～5可知，硝基苯類混合溶液中各樣品組分的出峰順序與沸點和閃點高度正相關(guān)［7–10］，說明物質(zhì)的沸點和閃點對各組分出峰時間有顯著影響；與密度相關(guān)性不強，而熔點對出峰時間基本沒有影響［11–14］。

2.4 線性方程與檢出限

對1.2.1種配制的5種質(zhì)量濃度的硝基苯系列工作溶液進行測定，以各組分的質(zhì)量濃度為橫坐標（x）、色譜峰面積（y）為縱坐標，進行線性分析，計算其線性方程及相關(guān)系數(shù)，以3倍信噪比對應的質(zhì)量濃度為檢出限。各組分的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限列于表3。

表3 7種硝基苯類物質(zhì)的線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限

由表3可知，在質(zhì)量濃度為10～200 μg／mL范圍內(nèi)，7種硝基苯物質(zhì)的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999，檢出限為0.003～0.007 μg／mL，檢測方法滿足定量分析要求。

2.5 方法精密度試驗

取10 mL 1.2.1中配制的標準溶液置于20 mL容量瓶中，加甲醇配制成質(zhì)量濃度為100 μg／mL的樣品溶液，在1.2.2的測定條件下，重復測定11次，結(jié)果列于表4。

由表4可知，該檢測方法測定7種硝基苯物質(zhì)的相對標準偏差為0.4%～0.7%，滿足常規(guī)監(jiān)測項目質(zhì)量控制指標方法的要求［11］。

表4 精密度試驗結(jié)果

2.6 加標回收試驗

準確量取1.2.1中配制的200 μg／mL混合標準溶液0.5、1、1.5 mL于20 mL容量瓶中，用甲醇定容并混勻，配制成濃度為5、10、15 μg／mL的系列溶液進行加標試驗，每個濃度平行測定6次，計算測定值、回收率及相對標準偏差，結(jié)果列于表5。

表5 7種硝基苯加標回收實驗結(jié)果

由表5可知，7種硝基苯化合物平均回收率為95.7%～101.4%，測定值的相對標準偏差為0.62%～4.03%（n=6），表明本分析方法精密度、準確度均較高，滿足定量分析方法要求。

3 結(jié)語

建立了鄰二硝基苯、間二硝基苯、對二硝基苯、鄰硝基氯苯、間硝基氯苯、對硝基氯苯和2，4-二硝基氯苯7種硝基苯化合物的氣相色譜分析方法。同時考察了7種硝基苯化合物保留時間與其理化性質(zhì)的相關(guān)性，各溶液的沸點對其影響最大，閃點和密度有一定影響，熔點對出峰時間基本沒有影響。本方法測量精密度和準確度滿足分析方法要求，為環(huán)境中硝基苯類化合物的檢測提供技術(shù)參考。