磁性石墨烯固相萃取_分散液液微萃_省略_法测定水和绿茶中酰胺类除草剂残留_白沙沙

DOI ：10．3724/SP．J．1096．2013．21142磁性石墨烯固相萃取-分散液液微萃取-气相色谱法测定水和绿茶中酰胺类除草剂残留白沙沙李芝臧晓欢王春王志*（河北农业大学理学院，保定071001）摘要采用磁性石墨烯纳米复合材料作为磁性固相萃取剂进行磁性固相萃取，再进行分散液液微萃取，采用气相色谱建立了高灵敏测定环境水样和绿茶中5种酰胺类除草剂残留的方法。

对影响萃取效率的诸因素进行了优化。

在优化条件下，5种酰胺类除草剂的富集倍数在3399 4002之间，甲草胺、乙草胺、异丙甲草胺、丁草胺和丙草胺浓度在0．1 50μg /L 范围内与峰面积呈良好的线性关系，线性相关系数在0．9973 0．9993之间，检出限在0．01 0．03μg /L 范围内。

本方法应用于河水、自来水和绿茶样品的分析，平均加标回收率在80．2% 108．4%之间，相对标准偏差在3．8% 5．8%之间。

本方法操作简单、灵敏、富集倍数高。

关键词气相色谱；磁性石墨烯纳米复合材料；磁性固相萃取；分散液液微萃取；酰胺类除草剂；水样；绿茶2012-11-12收稿；2013-03-15接受本文系国家自然科学基金（No．31171698）和河北省自然科学基金（No．B2012204028）资助项目*E-mail ：wangzhi@hebau．edu．cn1引言酰胺类除草剂是一类新型高效除草剂［1］。

由于其具有较强的水溶性和较低的土壤吸附常数，在施药后容易通过渗漏转移到地表水和浅层地下水中，进而对环境造成污染［2］。

最近研究表明，酰胺类除草剂及其代谢物能够引起人类淋巴细胞的姐妹染色单体的交换［3］；乙草胺和丁草胺具有弱的基因毒性［4］，乙草胺已被美国环保局定为B-2类致癌物。

目前，用于酰胺类除草剂样品前处理方法主要有固相萃取（SPE ）［5，6］、加速溶剂萃取（ASE ）［7］、液相微萃取（LPME ）［8，9］、固相微萃取（SPME ）［10，11］等。

磁性固相萃取（MSPE ）是近年发展起来的一种新型样品前处理技术。

磁性固相萃取仅通过施加一个外部磁场即可实现相分离，操作简单、省时快速、无需离心过滤等繁琐操作，避免了传统的固相萃取吸附剂需装柱和大体积样品上样等耗时问题，而且在处理生物、环境样品时可避免SPE 中常出现的柱管堵塞的问题［10］。

石墨烯本身具有大的比表面积，大的共轭体系，很强的疏水性，极好的耐酸、耐碱、耐热性能和化学稳定性，可与有机分子产生强的π-π相互作用，是潜在的新型吸附剂。

磁性石墨烯复合材料可将石墨烯的强吸附性能与便捷的磁性分离相结合，有望成为一类高效磁性吸附剂［12，13］。

分散液液-微萃取作为一种环境友好型前处理方法，具有操作简单、萃取时间短等优点［14］。

将磁性固相萃取与分散液液微萃取相结合，不仅可实现高效萃取，而且可实现萃取物的有机溶剂转换，从而适于气相色谱分析。

本研究将磁性石墨烯固相萃取和分散液液微萃取结合，采用气相色谱法建立了水样及绿茶中酰胺类除草剂残留的测定方法。

本方法具有操作简单、灵敏度高、费用低等特点。

2实验部分2．1仪器与试剂GC9790Ⅱ毛细管气相色谱仪（中国福立公司），配有氢火焰离子化检测器（FID ）；HY-4往复式调速多用振荡器（普瑞斯机械有限公司）；TD5A 离心机（长沙英泰有限责任公司）；超声波仪器（上海科导超声仪器有限公司）。

浓度均为100．0mg /L 的甲草胺（Alachlor ）、乙草胺（Acetochlor ）、异丙甲草胺（Metolachlor ）、丙草胺（Pretilachlor ）和丁草胺（Butachlor ）购自农业部环境保护科研检测所；丙酮、乙腈、甲醇、乙醇、氯苯、四氯化碳、三氯甲烷（北京化学试剂公司）等有机试剂均为分析纯；水为二次蒸馏水。

磁性石墨烯G-Fe 3O 4（本实验室自制［13］）。

第４１卷２０１３年８月分析化学（ＦＥＮＸＩＨＵＡＸＵＥ）研究报告ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ第８期１１７７ １１８２2．2实验方法2．2．1色谱条件色谱柱：KB-5石英毛细管柱（30mˑ0．32mmˑ0．25μm，5%苯-95%二甲聚硅氧烷）；进样口温度250ħ；检测器温度（FID）300ħ；程序升温条件：初始温度70ħ，保持1min，以15ħ/min 升至230ħ，保持1min，又以5ħ/min升至270ħ；载气：高纯N2（99．999%），流速3．0mL/min，尾吹气30mL/min；进样量：1．0μL；进样模式：前1min采用不分流模式，然后采用分流模式，分流比1ʒ10。

2．2．2样品采集自来水（本实验室）、河水（保定唐河河水）及绿茶（购自超市）样品经0．45μm微孔滤膜真空过滤，按2．2．3节的方法进行萃取及测定。

2．2．3固相萃取-分散液液萃取分别用2mL丙酮、甲醇和去离子水清洗50．0mg G-Fe3O4，然后将其加入盛有200mL样品溶液的锥形瓶中，调节溶液至pH5，将锥形瓶置于振荡器上振荡40min。

萃取结束后，在瓶底放一块磁铁分离磁性石墨烯，弃去上层清液；将G-Fe3O4全部转移到10mL离心管中，再用磁铁紧贴离心试管壁分离磁性石墨烯，用吸管移去离心试管底部的剩余溶液。

每次加入1．0mL丙酮涡旋2min进行洗脱，洗脱3次。

将洗脱液与10．0mL去离子水混合，调节溶液至pH5，加入35μL氯苯，振荡并超声1min，使氯苯充分分散在水中后，离心2min。

氯苯聚集到溶液底部，用微量进样器吸取1．0μL直接进样分析。

回收的G-Fe3O4用3mL丙酮洗2次，再用3mL水清洗1次后，重复使用。

3结果与讨论3．1磁性固相萃取条件的确定3．1．1G-Fe3O4纳米复合材料对五种酰胺类除草剂最大载样量的考察为考察G-Fe3O4纳米复合材料对5种酰胺类除草剂的最大载样量，本实验固定G-Fe3O4用量为25mg，样品溶液体积为200mL，改变5种酰胺类除草剂浓度，结果如图1所示。

当除草剂浓度从1．0μg/L增大至30．0μg/L时，分析物的峰面积逐渐增大，而后几乎保持不变。

由图1可知，25mg G-Fe3O4对应的5种酰胺类除草剂的最大吸附浓度为30μg/L，相应的总最大载样量为1．2μg/mg。

根据此实验结果和所研究的除草剂浓度范围，本实验选取50mg G-Fe3O4。

3．1．2磁性固相萃取时间的选择萃取时间是影响萃取效率的重要因素。

采用200mL5．0μg/L 的5种酰胺除草剂水溶液（pH6．5），分别考察了萃取时间为20，30，40和60min时的萃取效率，结果如图2所示。

随着萃取时间的延长，分析物的峰面积逐渐增加，但40min后峰面积基本保持不变。

说明在40min时可达到吸附平衡。

基于以上结果，选择萃取时间为40min。

图1G-Fe3O4纳米材料对酰胺类除草剂吸附量的影响Fig．1Effect of the graphene-based magnetic composite（G-Fe3O4）nanoparticles on adsorption of five acetanilideherbicides 图2萃取时间对酰胺类除草剂峰面积的影响Fig．2Effect of extraction time on peak areas of five acetanilide herbicides3．1．3样品溶液离子强度和pH值的影响为研究离子强度对分析物吸附效率的影响，采用200mL 5．0μg/L的5种酰胺除草剂水溶液，通过改变NaCl的浓度来调节样品溶液的离子强度。

结果显示，在其它条件不变时，当NaCl浓度在0% 20%之间时，离子强度对分析物的萃取效率基本无影响。

因此，本实验无需调节离子强度。

８７１１分析化学第41卷在磁性固相萃取过程中，样品溶液的pH 值也是影响溶液中分析物吸附效率的重要因素。

在pH 4 9范围内，考察了溶液pH 值对萃取效率的影响，结果如图3所示，在pH 5时各种除草剂的峰图3溶液pH 值对酰胺类除草剂峰面积的影响Fig．3Effect of sample solution pH on peak areas of fiveacetanilide herbicides面积较大，在pH＞5时峰面积逐渐降低，此结果与文献［17］的结果一致。

本实验中，样品溶液调至pH 5。

3．1．4解吸溶剂的选择考察了丙酮、乙腈、甲醇和乙醇4种有机溶剂的解吸附效果。

结果表明，甲醇和乙醇对酰胺类除草剂的洗脱效果较差；丙酮与乙腈洗脱能力较强，丙酮的解吸效果略好于乙腈。

实验选用丙酮既作为解吸溶剂又作为微萃取的分散剂。

3．1．5解吸溶剂用量和方式的选择当用丙酮洗脱3次（每次1．0mL ）后，5种酰胺类除草剂可完全从G-Fe 3O 4上解吸下来。

所以，本实验选择用丙酮洗脱3次，每次1．0mL 。

3．1．6解吸时间的选择在涡旋条件下，研究了解吸时间（0．5 4．0min ）对萃取效率的影响。

在2．0min 时各种酰胺类除草剂可完全从G-Fe 3O 4上解吸下来。

因此，解吸时间选择为2．0min 。

3．2分散液液微萃取条件的确定根据以上面实验结果，磁性固相萃取选用的最佳解吸剂为丙酮。

此外丙酮也是分散液液微萃取中常用的分散剂［17］。

在分散液液微萃取的优化实验中，采用3．0mL 丙酮（含有5种酰胺除草剂的浓度为120μg /L ）作为分散剂，对萃取剂的种类和体积、萃取时间以及萃取剂、分散剂和水相的比例进行了优化。

3．2．1萃取剂的选择在分散液液微萃取中，萃取溶剂应该满足以下要求：（1）萃取溶剂不溶于水；（2）萃取溶剂的密度比水大；（3）为了保证良好的萃取效果，待测物在萃取溶剂中要有较高的溶解度。

采用10mL 水相，分别用35μL 的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯苯作为萃取剂，考察它们对5种酰胺类除草剂的萃取能力。

结果表明，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、氯苯对待测物的萃取效率依次增高，所以本方法采用氯苯作为萃取剂。

3．2．2萃取剂体积的选择采用10mL 水相，在3．0mL 丙酮分散剂中分别加入10，20，30，35和40μL 氯苯考察了萃取剂体积对分析物萃取效率的影响。

结果表明，当萃取剂体积小于30μL 时，沉积相不易被进样针抽取出来。

当萃取剂体积大于35μL 时，沉积相体积随之增加，峰面积随之减小。

这是由于萃取剂的体积的增加降低了分析物在萃取剂中的浓度。

因此，本实验中萃取剂氯苯的体积选择为35．0μL 。

3．2．3萃取剂、分散剂和水相比例考察了分散剂为3mL ，萃取剂为35μL 时，去离子水的用量（5 20mL ）对萃取效率的影响。

结果表明，分析物的峰面积随着水相的增加先增大后减小，用量为10mL 时各峰面积达到最大值，此时萃取剂、分散剂和水相的最佳比例为1ʒ86ʒ286。