離子液體[Bmim]PF6溶劑浮選分離富集2光度法測定

　　離子液體[ Bmim] PF6 溶劑浮選分離富集2光度法測定

　　環境中痕量四環素類抗生素的研究

　　王　良1 ,2 , 馬春宏1 ,2 , 李華明2 , 閆永勝3 2

　　(1. 吉林師范大學化學學院,吉林四平136000 ;

　　2. 江蘇大學化學化工學院,江蘇鎮江212013)

　　摘　要:建立了離子液體溶劑浮選四環素類( TCs) 抗生素的新方法。以12丁基232甲基咪唑六氟磷酸鹽( [Bmim] PF6 ) 和乙酸乙酯( EA) 的混合溶劑(V / V = 1) 為浮選劑,以Al ( Ⅲ) 為捕集劑,在p H = 6. 7 條件下,分離富集環境水樣中四環素( TC) 、土霉素(O TC) 、金霉素(CTC) 三種四環素類抗生素,并用紫外2可見分光光度法測定總含量。方法線性范圍為0. 2～10. 3 μg?mL - 1 ,表觀摩爾吸光系數ε380 = 3. 8 ×105 L ?mol- 1 ?cm- 1 ,加標回收率達到94. 5 %～102. 2 %,相對標準偏差RSD < 3. 76 %( n = 5) 。該方法適合于環境水樣中痕量TC、OTC、CTC 抗生素總含量的分離分析。

　　關鍵詞:離子液體;溶劑浮選;四環素;Al ( Ⅲ)

　　中圖分類號:O658. 6+ 6 　　文獻標識碼:A 　　文章編號:100626144(2010) 0120039204

　　土霉素(OTC) 、四環素( TC) 、金霉素(CTC) 屬四環素類( TCs) 抗生素,由于價格便宜和廣譜抗菌性被廣泛用于養殖業,是環境中抗生素殘留主要來源,常以痕量級存在[1 ] ,因此,建立相應的分離分析方法十分必要。目前對環境樣品中抗生素分析常用液2液萃取[2 ] 分離富集,液相色譜檢測[ 3 ] ,方法富集倍數有限,分析成本高,且使用大量易揮發有毒的有機溶劑,易形成二次污染。

　　離子液體( Ionic Liquids , ILs) [425 ] 是常溫下為液體的有機鹽,無毒、不揮發、不易燃、對熱穩定,有良好的溶解性,非常適合作分離提純的溶劑,是傳統揮發性有機溶劑的理想替代。 Huddleston 等[6 ] 用12丁基232甲基咪唑六氟磷酸鹽([Bmim]PF6 ) 從水中萃取甲苯、苯胺、苯甲酸、氯苯等一系列苯的衍生物;Soto 等[7 ] 用12甲基232辛基咪唑四氟硼酸鹽( [Omim]BF4 ) ,從水溶液中提取了阿莫西林和氨芐西林2 種抗生素;趙文巖等[8 ] 用離子液體12甲基232已基咪唑六氟磷酸鹽( [ Hmim]PF6 ) 作為溶劑萃取水中典型污染物多環芳烴。

　　本研究集離子液體萃取與溶劑浮選兩種技術優勢,建立了離子液體溶劑浮選TCs 抗生素的新方法,研究結果表明:以Al ( Ⅲ) 為捕集劑, TCs 能與Al ( Ⅲ) 反應生成疏水性配合物,以離子液體[Bmim] PF6 和乙酸乙酯( EA) 的混合溶劑(V / V = 1) 為浮選劑能定量浮選。該類配合物均在380 nm 波長處有最大吸收,可用紫外2可見光譜法對其總量進行測定。該方法具有無毒、無污染、富集倍數高、揮發性有機溶劑用量少等優點,為環境水樣中痕量/ 超痕量四環素類抗生素的分離富集提供了一種新方法。

　　1 　實驗部分

　　1. 1 　主要儀器與試劑

　　UV22500 型紫外2可見分光光度計(日本,島津公司) ;p HS23C 酸度計(上海精密科學儀器有限公司) 。離子液體12丁基232甲基咪唑六氟磷酸鹽( [Bmim] PF6 ,上海成捷化工公司) ,乙酸乙酯( EA ,沈陽國__藥) 。Al ( Ⅲ) 溶液:準確稱取一定量Al (NO3 ) 3 (沈陽國藥,純度≥99. 99 %) ,加水配成1. 0 ×10 - 2 mol?L - 1的儲備液,工作液濃度為1. 0 ×10 - 4 mol?L - 1 。TC、OTC、CTC(中國生物樣品檢定所) 溶液:分別用水配成1. 0 ×10 - 3 mol?L - 1 的儲備液,臨用時稀釋至1. 0 ×10 - 4 mol?L - 1 的工作液。Mcllvain緩沖溶液:將100mL 0. 1 mol?L - 1 檸檬酸溶液與65 mL 0. 2 mol?L - 1 磷酸氫二鈉溶液混合,配成p H = 4. 1 的緩沖溶液;0. 1mol?L - 1 Na2 EDTA2Mcllvaine 緩沖溶液:稱取6. 0 g 乙二胺四乙酸二鈉(Na2 EDTA?2H2O) 倒入0. 1 mol?L - 1 Mcllvaine緩沖溶液中,使其充分溶解。試劑均為分析純,實驗用水為二次蒸餾水。

　　1. 2 　實驗方法

　　準確移取TC、OTC、CTC 工作液各2 mL 于100 mL 燒杯中,加入6 mL 1. 0 ×10 - 4 mol?L - 1 的Al ( Ⅲ)溶液,攪拌,靜止10 min 后,加入約70 mL 30 %的NaCl溶液,攪拌均勻后,轉入100 mL 的浮選池,繼續加30 %的NaCl溶液定容至100 mL 處,充分混合,加5 mL [Bmim] PF6 和EA 混合液(體積比1∶1) 于液面上,通入N2 ,流速保持在40 mL?min - 1 ,30 min 后,停止通氣,靜止片刻,當浮選池內無微氣泡后,用滴管取出[Bmim]PF6 和EA 混合層于1 cm 比色皿中,以試劑空白為參比,在最大波長處測量吸光度。

　　2 　結果與討論

　　2. 1 　吸收光譜

　　圖1 是在250～700 nm 波長范圍內的吸收光譜。從圖中看到,四環素有2 個吸收帶分別在275 nm 和355 nm ,而其配合物的吸收光譜在355 nm 處的吸收帶紅移到380 nm ,表明形成配合物后,在配位場的作用下吸收帶紅移了25 nm。空白[Bmin ] PF62EA 相和浮選后[Bmin ] PF6

　　2EA 相的吸收光譜表明,空白[Bmin ] PF62EA 相在250～700 nm 處無最大吸收,而浮選后的[Bmin ] PF62EA 相配合物的最大吸收波長沒有發生變化,仍在380 nm 處,說明TCs2 Al ( Ⅲ) 配合物已被浮選至[Bmin ] PF62EA 相,而且配合物沒有和離子液體發生反應,只是溶解于[Bmin ] PF62EA 相。實驗選擇380 nm 為最大吸收波長,優化浮選條件。

　　2. 2 　浮選溶劑的選擇

　　離子液體的密度大都在1. 1～1. 6 g?cm- 3 之間,粘度與傳統的有機溶劑相比通常要高出1～3 個數量級[9210 ] ,不能直接用于溶劑浮選。Seddon等[11 ] 研究發現少量雜質的存在會導致離子液體的粘度明顯降低,Wang 等[12 ] 研究了離子液體[Bmim] PF6 與有機化合物混合后的性質,發現有機溶劑的加入會使離子液體的密度和粘度有不同程度的降低。本實驗考察了在離子

　　液體中分別加入不同比例的有機溶劑(該有機溶劑本身不能浮選TCs2Al ( Ⅲ) 配合物) ,如:乙酸乙酯、丙酮、乙腈、甲醇、乙酸丁酯、苯、甲苯等,對TCs2Al ( Ⅲ) 配合物進行浮選(圖2) ,發現有機溶劑的加入均能不同程度的增大浮選后IL s2VOCs 相的吸光度,說明離子液體中加入有機溶劑后,降低了其粘度和密度,這有利于溶劑浮選,但有機溶劑加入比例過大,浮選率下降,吸光度變小。同時還試驗了在待浮選液中分別加入一定濃度的NaCl、KCl等中性電解質,發現不影響浮選效果,且能增大試液的密度,有利于離子液體浮于上相。本實驗選擇 [Bmim]PF6 與低毒、價廉的乙酸乙酯( EA) 的混合溶劑(體積比1∶1) 5 mL 為浮選劑,并在浮選液中添加30 % NaCl。

　　2. 3 　溶液酸度的影響

　　在近中性條件下四環素類抗生素與Al ( Ⅲ) 均形成1∶1黃色配合物[13 ] ,改變溶液的p H 值,其它條件同實驗方法,考察p H 值對Al ( Ⅲ) 與TC、OTC、CTC 配合物形成的影響,見圖3 。實驗表明,p H 為6. 0～6. 7 時體系吸光度逐漸增大,p H 在6. 7 時吸光度最大且恒定,在此條件下體系疏水性好,易吸附氣泡表面而上浮至離子液體相。

　　2. 4 　Al( Ⅲ) 濃度的影響

　　只改變Al ( Ⅲ) 的用量,按實驗方法考察Al ( Ⅲ) 的用量對浮選效果的影響,結果表明:體系中隨著Al ( Ⅲ) 濃度的增大,配合物的吸光度也相應的增加,當Al ( Ⅲ) 用量為6 mL 時, TCs 反應完全,體系吸光度達到最大且恒定,超過6 mL 體系吸光度無明顯變化。

　　2. 4 　氣體流速的影響

　　改變氣體流速,其它條件固定不變,結果表明:氣體流速在20～40 mL?min - 1范圍內,浮選效率隨氮氣流速的增加而增大;超過40 mL?min - 1 ,氣體流速過快,浮升物易從氣泡表面脫落,浮選效率下降。本實驗氣體流速在40 mL?min - 1時,浮選效果最佳。

　　2. 5 　浮選時間的影響

　　改變浮選時間,其它條件固定不變,結果表明:在一定范圍內,浮選效率隨浮選時間增加而增大,當浮選時間為30 min 時,浮選率最高,繼續增大浮選時間,浮選率無明顯變化,故本實驗浮選時間選擇30 min 。

　　2. 6 　共存物質的影響

　　在優化實驗條件下,在100 mL 溶液中對5 mL 1. 0 ×10 - 4 mol?L - 1 的TCs 溶液的多種共存成分進行考察(相對誤差在±5 %之內) ,實驗結果表明:500μg?L - 1 Na + 、Cl- 、K+ 、SO2 -4 、NO-3 、PO3 +4 ;10μg?L - 1Mg2 + 、Co2 + 、Cd2 + 、Hg2 + 、Ca2 + ;5μg?L - 1 Mn2 + 、Cu2 + 、Fe3 + 等共存物質的存在,不影響TCs2Al ( Ⅲ) 配合物的形成,對浮選行為和測定亦無干擾。

　　2. 7 　方法檢出限和線性范圍

　　按實驗方法,準確移取一系列TCs 標準溶液,顯色、浮選后測定吸光度,繪制工作曲線。實驗表明在0. 2～10. 3μg?mL - 1 范圍內,吸光度與濃度呈良好線性關系,線性回歸方程為: A = 0. 2412 + 1. 788c (μg?mL - 1 ) ,相關系數r = 0. 9976 ,表觀摩爾吸光系數ε380 = 3. 8 ×105 L?mol- 1 ?cm- 1 ,按3s/ k 計算本方法的檢出限為0. 081μg?mL - 1 。

　　3 　樣品測定

　　取3 個養殖場水樣各50 mL ,加入p H = 4. 1 的EDTA2Mcllvaine 緩沖溶液10 mL ,磁力攪拌15 min ,靜置后用0. 45μm 玻璃纖維濾膜過濾。按實驗方法對四環素含量進行測定,結果見

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