环境样品中硝基苯的分析方法及其前景.doc

成都理工大学2007级应用化学专业课程设计题 目：环境样品中硝基苯的分析方法及其前景学 号：姓 名： 指导老师： 完成日期：摘要：硝基苯污染威胁着人类的生态系统健康，国内外有关硝基苯的环境毒性研究已经广泛开展，我们国家也高度重视，进行了一系列的研究。本文主要介绍了现阶段硝基苯的研究方法：光度法(还原-偶氮光度法、阻抑动力学光度法、化学计量学分光光度法、人工神经网络-分光光度法)、气相色谱法(固相微萃取-毛细管气相色谱法、树脂吸附-气相色谱法、液-液微萃取气相色谱法、超声萃取-气相色谱法)、高效液相色谱法(反相高效液相色谱法、固相萃取-高效液相色谱法)。以及现阶段环境样品中硝基苯的前处理富集和检测技术。前处理技术：液-液萃取技术(LLE),固相萃取技术(SPE),固相微萃取技术(Solid PnaseMicroext action.。SPME)等。检测技术：气相色谱(GC)、反相高效液相色谱(RP-HPLC)、发射光谱(包括荧光、磷光和低温发光等)以及质谱分析、核磁共振等。关键词：硝基苯 ；生态环境；分析方法1.硝基苯的性质以及环境危害硝基苯是无色或微黄色具苦杏仁味的油状液体。（纯净应为无色，实验室制硝基苯由于溶有硝酸分解产生的二氧化氮而有颜色。分子式C6H5NO2（结构如图），分子量123.11。相对密度1.205(15/4)。熔点5.7。沸点210.9。自燃点482.22。蒸汽密度4.25。蒸汽压0.13kPa(1mmHg，44.4)。难溶于水，密度比水大; 易溶于乙醇、乙醚、苯和油。遇明火、高热会燃烧、爆炸。与硝酸反应剧烈。侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。健康危害：主要引起高铁血红蛋白血症。可引起溶血及肝损害。急性中毒：有头痛、头晕、乏力、皮肤粘膜紫绀、手指麻木等症状；严重时可出现胸闷、呼吸困难、心悸，甚至心律紊乱、昏迷、抽搐、呼吸麻痹。有时中毒后出现溶血性贫血、黄疸、中毒性肝炎。慢性中毒：可有神经衰弱综合征；慢性溶血时，可出现贫血、黄疸；还可引起中毒性肝炎按照我国国家标准急性毒性实验附录D 的毒性分级标准，硝基苯（5015 000 mg/kg）属于低毒污染物，但由于硝基苯属于易燃易爆的危险物质，容易产生环境污染事件，因此许多国家和组织都将硝基苯作为优先污染物记录在案（硝基苯的联合国编号为1662）。2.硝基苯类化合物的常用分析方法：2.1光度法2.1.1阻抑动力学光度法 李成平1李成平.单伟光阻抑动力学光度法测定痕量间二硝基苯期刊论文-化学分析计量 2002(02):11-16.1等研究了在稀盐酸介质中，痕量间二硝基苯能灵敏地阻抑Fe3+催化高碘酸钾氧化孔雀绿的反应，测定了环境水样中的间二硝基苯。姚绍龙2姚绍龙阻抑动力学光度法测定痕量硝基苯期刊论文-化学研究与应用2002(03):222-224.2研究了在pH为2.20的酸性介质中，以二氯化锡为活化剂，硝基苯能阻抑碘酸钾氧化甲基橙褪色，加入溴化十六烷基三甲铵提高测定灵敏度，分析测定了工业废水中的硝基苯。韩长秀3韩长秀.王爱香阻抑动力学光度法测定痕量邻二硝基苯期刊论文-环境工程 2005(06):60-71.3等研究了在酸性介质中，痕量邻二硝基苯阻抑溴酸钾氧化甲基红褪色的原理对餐饮污水中的邻二硝基苯进行了测定。2.1.2还原-偶氮光度法 光度法因其设备操作简单等优点在测定硝基苯类化合物中得到较普遍的应用，并取得较多的方法改进，如还原-偶氮光度法分析硝基苯类化合物，夏冬前4夏冬前.俞蓉.张永华用苯胺作标准分析硝基苯类的方法研究期刊论文-环境研究与监测 2004(04):26-27.4等研究了用苯胺作标准分析硝基苯类化合物的方法，其原理是用锌粉将硝基苯还原成苯胺，再以苯胺作为显色物质，发现93 g苯胺与123 g硝基苯经还原后的显色效果和吸光度均相同，再通过苯胺换算成硝基苯。2.1.3人工神经网络-分光光度法 工神经网络5石幸利人工神经网络的发展及其应用期刊论文-重庆科技学院学报2006(02):90-101.5 (artificial neural network，简称ANN)研究始于1943年，是由神经元相互联接而成的自适应非线性动态系统，于1986年在化学中开始得到应用。邵明武6邵明武.林君.邱雪梅多元回归-紫外分光光度法同时测定硝基苯类化合物期刊论文-中国环境监测 2000(01):30-32.6等采用人工神经网络-分光光度法建立了制药废水和染料废水中硝基苯类化合物的分析方法，平均回收率为92.56-101.70，但该法主要适用于基体不太复杂、干扰物与待测物相比含量不太高的工业废水中硝基苯类化合物多组分的同时分析测定。吴军7吴军.杨梅人工神经网络用于紫外光谱同时测定苯和甲苯及二甲苯的含量期刊论文-理化检验-化学分册2006(07):511-533.7等应用人工神经网络-紫外光谱同时测定苯、甲苯及二甲苯，取得了满意的结果。2.1.4化学计量学分光光度法 邵明武8邵明武.林君.张波人工神经网络-分光光度法同时测定硝基苯类化合物期刊论文-北京工业大学学报2000(02):18-19.8等纠研究了多元回归-紫外分光光度法，并与化学计量学相结合，对硝基苯、对硝基甲苯、问硝基甲苯、对硝基氯苯、2，4-二硝基氯苯5组分混和体系进行分析，并用多元线性回归、多元逐步回归和岭回归3种方法进行了比较，模拟样品的分析研究表明，多元线性回归不适合于硝基苯类五元混合体系，只有多元逐步回归和岭回归才能满足定量分析的要求。张波9张波.林君.邵明武化学计量学分光光度测定混合硝基苯期刊论文-北京工业大学学报 2000(02):54-58.9应用化学计量学分光光度法对硝基苯类化合物的紫外光谱进行解析，较好地确定了混合体系中各种物质的种类和含量。由于硝基苯、间硝基甲苯、对硝基甲苯、对硝基氯苯和2，4-二硝基氯苯是化学性质与光谱性质十分相近的“病态”体系，存在严重的多重共线性，此法围绕克服“多重共线性”的影响，以通用性和有效性为原则，选择聚类法进行波长优化，对重叠严重的光谱进行分析，获得了满意的结果，平均相对偏差7O-95，总体平均相对偏差84。2.2色谱法 色谱分离技术已成为分析科学领域的一个重要分支，在对硝基苯类化合物的分离、富集和分析方面得到了广泛的应用。2.2.1气相色谱法 李青山10李青山.白焱.傅春艳树脂吸附/气相色谱法测定水中硝基苯类污染物期刊论文-水资源保护 2000(12):23-26.10等报道了树脂吸附-气相色谱法测定水中硝基苯类污染物，同时测定了水中10种硝基苯类化合物，方法检测限低，适于痕量分析，且可将吸附富集装置带到采样现场直接进行水样的富集，避免了大量水样采集、运输的问题。张爱丽11张爱丽.周集体.腾丽曼液-液微萃取气相色谱法测定小量水样中痕量硝基苯期刊论文-中国环境监测2001(05):31-33.11等采用液-液微萃取气相色谱法测定少量水样品中痕量硝基苯，使用FID检测器和DB-1大口径毛细管柱，不需要对有机相进行干燥处理，借助10 mL容量瓶和自制的玻璃吸管，不必进行两相分离操作，萃取和取样操作均可在容量瓶中一次完成。王若苹12王若苹固相微萃取-毛细管气相色谱法快速同步分析水中硝基苯类及氯苯类化合物期刊论文-中国环境监测2005(06):15-19.12等利用固相微萃取一毛细管气相色谱法对水中硝基苯类及氯苯类化合物进行快速同步分析。陈忠林13陈忠林.叶苗苗.纪峰超声萃取/气相色谱法测定污泥中的硝基苯期刊论文-中国给水排水 2006(14):80-82.13等采用超声萃取-气相色谱法测定污泥中的硝基苯，该法测定以蒸馏水和松花江水为本底制备的泥样时，其平均回收率分别为916-974和834，相对标准偏差分别为19-44和71。方法较为简便、快速，从样品预处理到检测完毕约需90分钟。2.2.2高效液相色谱法 王建刚等和刘敬东等均采用反相高效液相色谱系统，建立了水样中硝基苯的分析方法。王福军14刘明.王福军.雷军固相萃取-高效液相色谱法测定水中硝基苯含量期刊论文-环境化学 2006(04):515.14等应用固相萃取-高效液相色谱法测定污染水体中硝基苯，发现固相萃取适宜于硝基苯质量浓度低于100gL，以硝基苯富集量低于10 pg为宜，富集效率可达9092，回收率为895-923，相对标准偏差小于15，方法检出限为O02斗gL。3.分离富集技术：3.1痕量硝基苯的提取富集技术：痕量硝基苯类有机污染物含量很低因此在检测前，往往需要对水样进行富集预处理才能进行检测。3.1.1液-液萃取技术(LLE) 液-液萃取技术采用两种互不相溶或相互间溶解度较小、可以分层的溶剂系统(分别将其称为高极性相和弱极性相)进行两相萃取，其中高极性相通常是被污染的水溶液相，弱极性相要使用那些对硝基苯类有机物易溶的溶剂如：环己烷、正己烷等弱极性溶剂，在连续萃取完成后合并有机相并浓缩即可得到所要样品。3.1.2固相萃取技术(SPE) 固相萃取法是用固体物质作为萃取剂从样品中提取某些组分的方法，具体步骤包括活化、上柱、淋洗和洗脱。当水中痕量待测物质通过SPE柱时被富集，再被少量的选择性溶剂洗脱。因而，SPE是同时进行萃取和浓缩的有效方法，特别适合远距离采集样品的处理。3.1.3固相微萃取技术(Solid PnaseMicroext raction。SPME) 传统的液-液萃取方法操作繁琐费时，需要消耗大量有机试剂，污染环境，危害实验人员的健康。固相萃取操作相对简单，试剂用量较少，但需进行多步操作，富集效率受水样过柱速度影响较大，样品前处理时问较长。固相微萃取是一种集采样、萃取和富集于一体的样品前处理方法，与前两种方法相比，其操作简单快速、无需有机溶剂、样品用量少、灵敏度高。对于固相微萃取与气相色谱联用(SPME-GC)已有深入研究，而固相微萃取与高效液相色谱联用(SPME-HPLC)1995年才被首次报道，尚处于起步研究阶段。4研究前景：痕量硝基苯的检测技术：随着科学技术的不断进步，硝基苯的检测方法也在不断地发展，从最早的柱吸附色谱、纸色谱、薄层色谱(TLC)和凝胶渗透色谱(GPC)发展到现在的气相色谱(GC)、反相高效液相色谱(RP-HPLC)、紫外吸收光谱(uv)、发射光谱(包括荧光、磷光和低温发光等)以及质谱分析、核磁共振等。气相色谱法(GC) 气相色谱法作为一种成熟的色谱技术，广泛应用于硝基苯的分析，尤其对于小分子量硝基苯类有机物能达到很高的灵敏度和分离效果。利用GC法分离迅速、效能高，再与薄层层析结合起来，可以迅速判断提取物中硝基苯的存在。反相高效液相色谱法(RIP-HPLC) RP-HPLC法测定硝基苯，不需高温，硝基苯的测定具有较高的分辨率和灵敏度，柱后馏分便于收集进行光谱鉴定等优点。所以近年来RP-HPLC法广泛用于硝基苯的分离鉴定和定量测定，已经成为主要的分析方法。国家标准规定了硝基苯的高效液相色