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高效液相色谱技术在水质分析中的应用

摘要:高效液相色谱技术在水质检测中有着重要的应用,本文从高效液相色谱法的概念和特点入手,分析了高效液相色谱技术在水质分析中的应用现状。

水是生命之源, 随着社会的进步和人民生活水平的不断提高,人们对饮用水安全问题日益关注。饮用水安全问题涉及的主要方面有:重金属污染、微生物污染、农药残留等。饮用水中的各种农药残留对机体有定的毒性, 多数都会产生致癌、致畸作用,若不加以控制,将对人体健康产生重大危害。

、高效液相色谱

高效液相色谱法(HPLC)是20 世纪70 年代发展起来的种分离分析技术。自1980 年代以来,HPLC 成为际分析化学界发展快的种分离分析技术,在工农业、医药卫生、环境监测等众多领域都有广泛的应用。

高效液相色谱仪般由高压输液系统、进样系统、色谱分离系统、检测器、记录器或数据处理机等组成。流程为流动相由高压输液泵输送,样品由进样装置送入,流动相将样品带入色谱柱进行分离,分离后的各组分依次进入检测器,检测器输出的信号经记录器记录或经数据处理机记录处理。高压输液泵、色谱柱、检测器是HPLC 的三大关键部件,而固定相、流动相和色谱柱又是高效液相色谱分离系统的核心所在。

高效液相色谱法与经典柱色谱法的原理相同。溶质在固定相和流动相之间进行连续多次的交换过程, 由于每种物质在两相间的分配系数、亲合力、吸附能力、离子交换或分子大小不同引起的排阻作用等的差别而得到分离。根据分离机理,可分为液液分配色谱法、液固吸附色谱法、离子交换色谱法和空间排阻色谱法四类。水质分析中般采用液液分配色谱法和离子交换色谱法。

相比气相色谱,HPLC 具有以下几个特点:

1)、气相色谱仪不适用于不挥发性物质和对热不稳定物质,而液相色谱却不受样品的挥发性和热稳定性的限制。有些样品因为难以汽化而不能通过柱子,热不稳定的物质受热会发生分解,也不适用于气相色谱法。这使气相色谱法的使用范围受到了限制,据估计,世界上数百万种有机化合物中除20%宜用气相色谱分离分析外,包括大分子化合物、离子型化合物、热不稳定化合物以及有生物活性的化合物在内的其余80%的有机化合物均可用HPLC 分离分析。

2)、对于很难分离的样品,用液相色谱常比用气相色谱容易完成分离,因为流动相也影响分离过程,这就对分离的控制和改善提供了额外的因素。而气相色谱中的载气般不影响分配。也就是说, 在液相色谱中有两个相与样品分子发生选择性的相互作用。液相色谱中具有独特效能的柱填料(固定相)的种类较多,这样就使固定相的选择余地更大,从而增加了分离的可能性。

3)、上海精科液相色谱使用较低的分离温度,分子间的相互作用在低温时更为有效,因此降低温度般会提高色谱分离效率。

二、高效液相色谱在水质中的应用

1、水中多环芳烃的检测

多环芳烃是煤、石油、木材、烟草、有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物,是数量多、分布广的类环境致癌物,在已发现的1000 多种致癌物中,多环芳烃及其衍生物占三分之以上,所以,环境样品中多环芳烃的含量常被作为环境污染评价的重要指标之。由于多环芳烃类化合物不易被气化, 而在紫外或荧光检测器上又有灵敏的特征性响应, 消除或减少了那些无紫外吸收或无荧光信号化合物的干扰,可在反相色谱柱中的到很好的分离,因此,高效液相色谱法被列为苯并[a]芘的分析方法。

2、水中农药的分离分析

农药的发明和使用无疑大大地提高了农作物的产量。但水和食物中的农药残留对人类健康造成的负面影响也日益显露出来。人类饮入受农药污染的水源后,残留在其中的农药就会储存在体内,而且排泄缓慢,后造成人类急性或慢性中毒,导致严重的危害。因此农药残留分析随着人们对健康的关注变得日益重要。液相色谱就是其中种新型的、先进的农药残留分析技术,尤其是其对不挥发、受热易分解、强性物质的分离检测中显示出了明显的优越性。已经有很多关于食物和水中农药残留检测的报道。

综述了5 年来分离富集蔬菜、土壤、水中残留的尿素类杀虫剂的萃取方法以及对这些农药的检测方法。他们重点总结了用LC 检测该类杀虫剂的各种方法。指出自动固相萃取-液相色谱在线联用技术己经具有定的商用价值,很适合水样中多种农药残留分析。

3、水中酚类化合物的分析

 酚类化合物作为炼焦、造纸、化工等工业污水的主要污染物,在生活污水、天然水和饮用水中普遍存在。酚类化合物中的氯酚类化合物广泛用作杀虫剂和消毒剂,从而污染水源。水中天然有机物在氯气消毒时也会产生卤代酚等产物, 使水带有氯酚味,常规水处理工艺不能有效地去除,长期饮用含酚类的水,可引起头昏、出疹和瘙痒等神经系统症状。

酚类化合物的分析方法有分光光度法、气相色谱法和液相色谱法等。分光光度法只能测定水中邻间位取代的挥发性酚类,所以检测的结果比实际水中的含量低。气相色谱法需要衍生化反应,其操作繁琐,应用受到限制。液相色谱法以其准确度高、重现性好、检出限低,操作简单等特点广泛应用于水中酚类化合物的分析。

综上所述,高效液相色谱法在水质分析中的应用是广泛的。实验表明,在水质分析中高效液相色谱法是种高效能、高灵敏度、高准确度及操作简便的分析方法。各个部件的不断改进,更高性能检测器的出现、液相色谱与质谱联用技术的应用,液相色谱在水质分析中将发挥越来越大的作用。

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