液相色譜儀器在環(huán)境領(lǐng)域中的作用

在探索新開發(fā)的水處理工藝過程中，對(duì)其效果的檢測(cè)我們需要借助大量的高科技儀器來完成。因此液相色譜作為一種能的檢測(cè)與分析技術(shù)而被廣泛應(yīng)用于新工藝的開發(fā)。

一、引言

對(duì)水質(zhì)的處理，我國有嚴(yán)格的規(guī)定，并且對(duì)于不同用途(工業(yè)用水、生活用水)的水質(zhì)也有嚴(yán)格要求。通過對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)中的污染物指標(biāo)進(jìn)行分析后，我們發(fā)現(xiàn)：對(duì)每種污染物的指標(biāo)要求都非常的苛刻，含量都很小。因此需要我們不斷優(yōu)化水處理工藝，以zui小的投入獲得zui大的匯報(bào)。

我們知道，硝基苯是一種化學(xué)原料，但同時(shí)也是毒性強(qiáng)，危害性大的有機(jī)物，并且化學(xué)性質(zhì)活潑，但在水體中有*的穩(wěn)定性，且有一定的溶解性，所以造成的水體污染會(huì)持續(xù)相當(dāng)長的時(shí)間。目前，對(duì)水環(huán)境中硝基苯的降解研究在國內(nèi)外都很活躍。

本文的目的是：通過應(yīng)用色譜技術(shù)來檢測(cè)硝基苯被降解后的系列產(chǎn)物，進(jìn)而探究出一種對(duì)環(huán)境友好且去除能力好的工藝，為我們后續(xù)進(jìn)行硝基苯污染物的降解新工藝的開發(fā)提供參考。

二、色譜法

色譜法也叫層析法，它是一種能的物理分離技術(shù)，將它用于分析化學(xué)并配合適當(dāng)?shù)臋z測(cè)手段，就成為色譜分析法。色譜法zui早應(yīng)用于分離植物色素，其方法是這樣的：在一玻璃管中放入碳酸鈣，將含有植物色素(植物葉的提取液)的石油醚倒入管中。此時(shí)，玻璃管的上端立即出現(xiàn)幾種顏色的混合譜帶。然后用純石油醚沖洗，隨著石油醚的加入，譜帶不斷地向下移動(dòng)，并逐漸分開成幾個(gè)不同顏色的譜帶，繼續(xù)沖洗就可分別接得各種顏色的色素，并可分別進(jìn)行鑒定。色譜法也由此而得名。

現(xiàn)在的色譜法早已不局限于色素的分離，其方法也早已得到了極大的發(fā)展，但其分離的原理仍然是一樣的。我們?nèi)匀唤兴V分析。

2.1色譜分離基本原理 在色譜法中存在兩相，其中一相是固定不動(dòng)的，稱為固定相;另一相則不斷流過固定相，稱為流動(dòng)相。

色譜法的分離原理就是利用待分離的各種物質(zhì)在兩相中的分配系數(shù)、吸附能力等親和能力的不同來進(jìn)行分離的。使用外力使含有樣品的流動(dòng)相(氣體、液體)通過一固定于柱中或平板上、與流動(dòng)相互不相溶的固定相表面。當(dāng)流動(dòng)相中攜帶的混合物流經(jīng)固定相時(shí)，混合物中的各組分與固定相發(fā)生相互作用。

由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相之間產(chǎn)生的作用力的大小、強(qiáng)弱不同，隨著流動(dòng)相的移動(dòng)，混合物在兩相間經(jīng)過反復(fù)多次的分配平衡，使得各組分被固定相保留的時(shí)間不同，從而按一定次序由固定相中先后流出。與適當(dāng)?shù)闹髾z測(cè)方法結(jié)合，實(shí)現(xiàn)混合物中各組分的分離與檢測(cè)。

2.2色譜分類方法 色譜分析法有很多種類，從不同的角度出發(fā)可以有不同的分類方法。從兩相的狀態(tài)分類：色譜法中，流動(dòng)相可以是氣體，也可以是液體，由此可分為氣相色譜法(GC)和液相色譜法(LC)。固定相既可以是固體，也可以是涂在固體上的液體，由此又可將氣相色譜法和液相色譜法分為氣-液色譜、氣-固色譜、液-固色譜、液-液色譜。液相色譜法是繼氣相色譜之后，70年代初期發(fā)展起來的一種以液體做流動(dòng)相的新色譜技術(shù)。

液相色譜是在氣相色譜和經(jīng)典色譜的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的?，F(xiàn)代液相色譜和經(jīng)典液相色譜沒有本質(zhì)的區(qū)別。不同點(diǎn)僅僅是現(xiàn)代液相色譜比經(jīng)典液相色譜有較高的效率和實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作。經(jīng)典的液相色譜法，流動(dòng)相在常壓下輸送，所用的固定相柱效低，分析周期長。而現(xiàn)代液相色譜法引用了氣相色譜的理論，流動(dòng)相改為高壓輸送(zui高輸送壓力可達(dá)4.9-107Pa);色譜柱是以特殊的方法用小粒徑的填料填充而成，從而使柱效大大要高于經(jīng)典液相色譜(每米塔板數(shù)可達(dá)幾萬或幾十萬);同時(shí)柱后連有高靈敏度的檢測(cè)器，可對(duì)流出物進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)。因此，液相色譜具有分析速度快、分離效能高、自動(dòng)化等特點(diǎn)。所以人們稱它為高壓、高速、或現(xiàn)代液相色譜法。

2.3液相色譜技術(shù)在環(huán)境方面的應(yīng)用 液相色譜技術(shù)在環(huán)境保護(hù)方面有很廣泛的應(yīng)用。隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，我們對(duì)社會(huì)產(chǎn)品的需求也越來越多，然而在這些產(chǎn)品給人類帶來益處的同時(shí)，也不可避免的帶來了環(huán)境污染問題，例如：水污染、大氣污染、噪聲污染、放射性污染等。環(huán)境污染問題越來越成為世界各國所要面臨的重大課題。

在這些污染問題中，無疑水污染的范圍zui廣，危害也zui嚴(yán)重。水質(zhì)污染物主要包括如下幾類：

(1) 無機(jī)污染物：如各種有毒金屬及其氧化物、酸、堿、鹽類、硫化物和鹵化物等。

(2) 有機(jī)污染物：如塑料、合成纖維、合成橡膠、洗滌劑、染料、溶劑、涂料、農(nóng)藥、食品添加劑、藥品等人工合成有機(jī)物的使用過程中產(chǎn)生的污染物。

液相色譜由于其具有優(yōu)良的特性而被廣泛用于污染物的檢測(cè)。主要優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)分離效能好;

(2)選擇性高;

(3)檢測(cè)靈敏度高;

(4)分析速度快。

除以上的優(yōu)點(diǎn)外，液相色譜的使用范圍也在不斷擴(kuò)展，由于它使用了非破壞性檢測(cè)器，樣品經(jīng)分析后，大多數(shù)情況可除去流動(dòng)相，實(shí)現(xiàn)對(duì)少數(shù)珍貴樣品的回收，也可用于樣品的純化制備。

2.4液相色譜技術(shù)在硝基苯降解過程中的應(yīng)用 研究了納米零價(jià)鐵還原降解硝基苯的中間產(chǎn)物和zui終產(chǎn)物,采用液相色譜技術(shù)分析硝基苯降解的部分中間產(chǎn)物。為分析納米零價(jià)鐵還原降解硝基苯的機(jī)理提供信息,從而為進(jìn)一步提高零價(jià)鐵降解效果提供科學(xué)參考。

除了通過對(duì)色譜峰的質(zhì)譜圖進(jìn)行譜庫檢索定性外，還通過標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行保留至對(duì)照，這樣可以提高定性的可靠性。

(1) 苯胺

譜庫檢索中我們查到降解產(chǎn)物中保留時(shí)間為4.004min的色譜峰為苯胺(多次重復(fù)后沒變化)。同時(shí)我們配制苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣,苯酚的色譜峰的保留時(shí)間也為4.009min,進(jìn)一步證實(shí)降解產(chǎn)物的色譜圖中保留時(shí)間為4.004min的色譜峰確實(shí)為苯胺的色譜峰。

(2) 硝基苯

通過譜庫檢索,未降解*的硝基苯的色譜峰在色譜圖中保留時(shí)間為6.174min處。配制硝基苯標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣,硝基苯的色譜峰的保留時(shí)間也在6.200min,進(jìn)一步證實(shí)降解產(chǎn)物的色譜圖中保留時(shí)間為6.174min的色譜峰確實(shí)為未講解完的硝基苯的色譜峰。

(3) 亞硝基苯

通過譜庫檢索,降解產(chǎn)物的色譜圖中保留時(shí)間為6.750min的色譜峰為亞硝基苯。配制亞硝基苯標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣,亞硝基苯的色譜峰的保留時(shí)間也為6.900min,證實(shí)降解產(chǎn)物的色譜圖中保留時(shí)間為6.900min的色譜峰確實(shí)為亞硝基苯的色譜峰。

(4) 雜峰

分析這兩個(gè)峰，我們并與溶劑峰進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)峰是我們所用的溶劑所產(chǎn)生的。

(5) 我們通過質(zhì)量守恒計(jì)算了硝基苯降解前后的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)：硝基苯在降解過程中有中間體的產(chǎn)生，我們稱之為苯基羥胺，之所以我們色譜圖沒有發(fā)現(xiàn)這個(gè)中間體的色譜峰，主要是因?yàn)樗拇嬖跁r(shí)間很短，在我所用的實(shí)驗(yàn)條件下還不能夠準(zhǔn)備快速測(cè)定出來，希望后續(xù)研究可以進(jìn)行測(cè)定。

三、總結(jié)

本文主要是對(duì)液相色譜技術(shù)進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)要介紹，我們通過對(duì)硝基苯降解產(chǎn)物的色譜分析，確認(rèn)了它的一些中間產(chǎn)物，以及降解的zui終產(chǎn)物。這有利于我們下一步優(yōu)化去除硝基苯的工藝。同時(shí)我在使用過程中也遇到了以下一些問題及我的解決方法：

(1)保留不充分：在上樣保留分析物階段，就發(fā)生洗脫現(xiàn)象。

解決方法：增強(qiáng)基質(zhì)環(huán)境中的極性，如果樣品在有機(jī)溶劑中，將溶劑轉(zhuǎn)為水或者緩沖溶液，以保證正常保留。如果目標(biāo)分析物是中性，將會(huì)更容易被保留。因此如果分析物帶電，則可通過調(diào)節(jié)pH值以中和分析基團(tuán)上的電荷。上樣時(shí)，一定要確認(rèn)柱床仍處于活化后的潤濕狀態(tài)?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)閥降低樣品流速，一般當(dāng)所有吸附劑柱床小于1g時(shí)，樣品流速控制在2-4mL/min。

(2)凈化不*：分析過程出現(xiàn)干擾峰或者假陽性。

解決方法：用不同的混合溶劑和緩沖溶液進(jìn)行淋洗，以去除干擾物而不洗脫目標(biāo)分析物。但前提是不能溶解目標(biāo)分析物。

(3)洗脫不充分：分析物的洗脫量≤90%上樣量。

解決方法：改用更強(qiáng)一些的洗脫劑，或者在洗脫液中加入強(qiáng)洗脫溶劑。如果用合適的洗脫劑也無法將分析物從C18吸附劑上洗脫，可以選用非極性特性較弱的C8或者C2吸附劑，可能會(huì)更容易洗脫。同時(shí)要分多次分別進(jìn)行洗脫。

(4)回收率不穩(wěn)定：分析物的洗脫量≤90%上樣量。

解決方法：改用更強(qiáng)的洗脫溶劑或者加入各種緩沖溶液，以找到更好的洗脫溶劑來洗脫所有的目標(biāo)分析物。注意查看其它的影響因素。