申请日2018.10.19
公开(公告)日2019.02.15
IPC分类号G01N30/02; G01N30/06; G01N30/72; G01N30/86; G01N30/88
摘要
本发明公开了用于垃圾渗滤液中PFOA固相萃取的优化方法，包括以下步骤：(1)渗滤液前处理后用高效液相色谱‑质谱联用仪进行分析，通过单因素实验确定固相萃取活化剂体积、固相萃取柱、pH值、离子强度量、洗脱液体积、样品体积和萃取速率;(2)确定活化剂体积、离子强度量、洗脱液体积三个变量因素的范围，每个因素取三个水平，分别为‑1、0和+1;(3)做响应面优化实验，根据响应面中心组合设计理论，以萃取回收率为响应值，采用Box‑Behnken设计和响应曲面法对固相萃取条件进一步优化，以确定最佳萃取条件。本发明萃取回收率高，重复性好，优化模型合理，对垃圾渗滤液中低浓度的PFOA有很好的富集效果。
权利要求书
1.用于垃圾渗滤液中PFOA固相萃取的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)渗滤液样品经过离心、固相萃取、过滤处理后用高效液相色谱-质谱联用仪进行分析计算得到萃取回收率，以萃取回收率为评估条件，通过单因素实验确定固相萃取过程中活化剂体积、固相萃取柱、pH值、离子强度量、洗脱液体积、样品体积和萃取速率对萃取回收率的影响并得到各单因素的优选结果;
(2)在单因素实验的基础上，采用Design-Expert 8.0.6软件建立数学模型，然后通过数据分析对上述七个变量因素进行优化评估，得出活化剂体积、离子强度、洗脱液体积这三个变量因素对萃取回收率影响最为明显并确定该三个变量因素的取值范围;再对活化剂体积、离子强度、洗脱液体积这三个变量因素各取三个水平，分别为-1、0和+1;
(3)响应曲面优化实验，在步骤(2)的基础上，根据响应面中心组合设计理论，以萃取回收率为响应值，采用Box-Behnken设计模拟三个变量因素三水平的响应曲面法对固相萃取条件进一步优化，最终确定最佳活化剂体积、离子强度量和洗脱液体积。
2.根据权利要求1所述的用于垃圾渗滤液中PFOA固相萃取的优化方法，其特征在于，步骤(1)所述渗滤液样品为渗滤液DTRO膜处理出水。
3.根据权利要求1所述的用于垃圾渗滤液中PFOA固相萃取的优化方法，其特征在于，所述离心是将渗滤液样品于12000rpm离心15min去除大颗粒污染物，取上清液进行固相萃取，然后采用0.45μm有机相尼龙微孔滤膜进行过滤得全氟辛酸溶液，用于高效液相色谱-质谱联用仪进行分析。
4.根据权利要求1或3所述的用于垃圾渗滤液中PFOA固相萃取的优化方法，其特征在于，高效液相色谱-质谱联用仪进行分析的分析条件：色谱柱为Agilent EC-C18，规格为100mm×2.1mm，2.7μm;流速为0.22mL·min-1;流动相为5mL的乙酸铵溶液和甲醇溶液的混合溶液;柱温为30℃;进样量为5μL。
5.根据权利要求1所述的用于垃圾渗滤液中PFOA固相萃取的优化方法，其特征在于，步骤(1)中活化剂体积为10mL、固相萃取柱为WAX柱，pH值为5、离子强度量为500mg氯化钾、洗脱液体积为5mL含量为0.1%的氨水甲醇、样品体积为500mL和萃取速率5mL/min。
6.根据权利要求1所述的用于垃圾渗滤液中PFOA固相萃取的优化方法，其特征在于，步骤(2)中活化剂体积、离子强度、洗脱液体积三个变量因素各取的三个水平-1、0、+1分别对应取值范围中的最低值、中间值、最高值。
7.根据权利要求1所述的用于垃圾渗滤液中PFOA固相萃取的优化方法，其特征在于，步骤(3)中萃取回收率与三个变量因素的关系式：Y=-149.18150+10.06938A+0.35343B+31.19625C-3.12×10-4AB+0.07AC+6.6775×10-3BC-0.48388A2-3.42800×10-4B2-3.0555C2
式中：Y-萃取回收率;A-活化剂体积，mL;B-离子强度量，mg;C-洗脱液体积，mL。
8.根据权利要求1所述的用于垃圾渗滤液中PFOA固相萃取的优化方法，其特征在于，步骤(3)确定最佳固相萃取条件后，并采用该优化后的萃取条件进行验证实验。
说明书
用于垃圾渗滤液中PFOA固相萃取的优化方法
技术领域
本发明涉及固相萃取技术领域，尤其用于垃圾渗滤液中PFOA固相萃取的优化方法
背景技术
全氟辛酸(PFOA)是一类典型的新型有机污染物，由于其独特的物理化学性质而广泛被生产和使用，其对环境的影响也越来越受到人们关注。由于环境样品中PFOA浓度很低，当其浓度低于某些分析仪器的检测限时便不能检出，则需要借助萃取技术，对目标物进行浓缩富集。目前PFCs的萃取方式主要有以下几种：液液萃取、加速溶剂萃取、超声萃取和固相萃取等。固相萃取(SPE)是制备样品最常用的方法。虽然关于PFCs的一些研究涉及到SPE条件的改善，但并不一定适用于PFOA，为此还应系统全面的对复杂基质如垃圾渗滤液样品中PFOA的预处理条件进行研究。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供用于垃圾渗滤液中PFOA固相萃取的优化方法，具有萃取回收率高，重复性好，优化模型合理，对垃圾渗滤液中低浓度的PFOA有很好的富集效果。
本发明的技术方案是这样实现的：
用于垃圾渗滤液中PFOA固相萃取的优化方法，包括以下步骤：
(1)渗滤液样品经过离心、固相萃取、过滤处理后用高效液相色谱-质谱联用仪进行分析计算得到萃取回收率，以萃取回收率为评估条件，通过单因素实验确定固相萃取过程中活化剂体积、固相萃取柱、pH值、离子强度量、洗脱液体积、样品体积和萃取速率对萃取回收率的影响并得到各单因素的优选结果;
(2)在单因素实验的基础上，采用Design-Expert 8.0.6软件建立数学模型，然后通过数据分析对上述七个变量因素进行优化评估，得出活化剂体积、离子强度、洗脱液体积这三个变量因素对萃取回收率影响最为明显并确定该三个变量因素的取值范围;再对活化剂体积、离子强度、洗脱液体积这三个变量因素各取三个水平，分别为-1、0和+1;
(3)响应曲面优化实验，在步骤(2)的基础上，根据响应面中心组合设计理论，以萃取回收率为响应值，采用Box-Behnken设计模拟三个变量因素三水平的响应曲面法对固相萃取条件进一步优化，最终确定最佳活化剂体积、离子强度量和洗脱液体积。
进一步，步骤(1)所述渗滤液样品为渗滤液DTRO膜处理出水。
进一步，所述离心是将渗滤液样品于12000rpm离心15min去除大颗粒污染物，取上清液进行固相萃取，然后采用0.45μm有机相尼龙微孔滤膜进行过滤得全氟辛酸溶液，用于高效液相色谱-质谱联用仪进行分析。
进一步，高效液相色谱-质谱联用仪进行分析的分析条件：色谱柱为Agilent EC-C18，规格为100mm×2.1mm，2.7μm;流速为0.22mL·min-1;流动相为5mL的乙酸铵溶液和甲醇溶液的混合溶液;柱温为30℃;进样量为5μL。
进一步，步骤(1)中活化剂体积为10mL、固相萃取柱为WAX柱，pH值为5、离子强度量为500mg氯化钾、洗脱液体积为5mL含量为0.1%的氨水甲醇、样品体积为500mL和萃取速率5mL/min。
进一步，步骤(2)中活化剂体积、离子强度、洗脱液体积三个变量因素各取的三个水平-1、0、+1分别对应取值范围中的最低值、中间值、最高值。
进一步，步骤(3)中萃取回收率与三个变量因素的关系式：
Y=-149.18150+10.06938A+0.35343B+31.19625C-3.12×10-4AB+0.07AC+6.6775×10-3BC-0.48388A2-3.42800×10-4B2-3.0555C2
式中：Y-萃取回收率;A-活化剂体积，mL;B-离子强度量，mg;C-洗脱液体积，mL。
进一步，步骤(3)确定最佳固相萃取条件后，并采用该优化后的萃取条件进行验证实验。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明能有效的富集垃圾渗滤液中的低浓度的PFOA，理论回收率可超过95.67%，实验验证PFOA回收率为93.34%(RSD=0.28%)，与理论回收率的相对误差为2.33%，显示出良好的重复性。
2、通过单因素实验结合响应面法对SPE条件进行优化，优化模型合理，适合垃圾渗滤液样品中PFOA萃取的优化。