高分离度快速液相色谱和在线痕量富集方法用于除草剂的快速分析

摘要

      环境和食品的安全管理机构正在不断地更新方法来改进检测限和解决干扰化合物的分析问题。EPA 555 作为一种特殊的方法被用于分析饮用水中氯酚氧酸类除草剂。其中强制要求的痕量富集步骤对此方法的易用性和可靠性具有显著的影响。该方法使用 5-µm 的分析柱和在线痕量富集方法。这里改为采用较小的 3.5 和 1.8-µm ZORBAX 快速分离高通量色谱柱和一个安装在柱温箱中带自动切换阀的 autoSPE（固体萃取）小柱。用直接将样品注射到 autoSPE 小柱的进样模式方法，取代 EPA 方法中指定的上样泵，我们可以显著的减少总体的分析时间并在实际上消除可能存在的样品交叉污染的问题。


引言

      在相对干净的基质中进行痕量分析检测是在线 SPE方法的极好应用。使用一次性的 SPE 小柱手动上样，需要在分析之前将样品洗脱到样品瓶内的步骤，相比之下，在线 SPE 可以确保 100% 的样品被转移到分析柱，并可以通过增加转移到色谱柱中待测物的质量来显著的提高灵敏度。在 EPA 555 方法中，20 毫升饮用水经过泵被加载到高效液相色谱系统中一个装有高压切换阀的 SPE 小柱上。因为很少有自动进样器（如果配置）能够注射这么大的体积，因此样品也必须被泵入小柱中。先前的样品对加样泵的污染是被始终关注的问题，而且足够的冲洗和进空白样就成为整个方法过程中的一个重要部分。


结果

      分离最初是在 ZORBAX SB-C18 色谱柱 (4.6×250 mm,5-µm）上用浓缩的标样直接进样，柱温为 25 °C，使用的条件参考 US EPA 555 方法（图 2）。采用 A 泵作为上样泵来完成上述痕量富集过程（图 3）。然后，按照比例将方法中的流量和时间精确转换到 3.0×150 mm，3.5-µm 色谱柱（图 4）并使用 5 mL 痕量富集进样。最后采用 2.1×80 mm，1.8-µm 的色谱柱（50 mm 加 30 mm 系列柱）验证在少于 1.5 mL 进样的痕量富集条件下这种分离的可行性。（图 5）

      图 1 为系统中的组件和色谱柱结构。A 泵为上样泵，为了防止进样体积超过 G2258A 双定量环自动进样器的容量 (5 mL)，所以A泵使用一条通路进样，另一条通路为 25 mm 磷酸水溶液。如果使用自动进样器直接进样，A 泵将输送出 25 mm 磷酸。如果 A 泵配备了脱气机，则样品通路将绕开脱气机组件从而使样品溶液的污染减到最小。为使样品通过 A 泵，当新的样品流经 A 泵的时候，阀应该是在 B 的位置。然后，切换阀到 A 的位置，再上样所需的 20 mL 样品。当阀回到 B 的位置时，分析开始，这时 A 泵的样品通路将被水或下一个样品适当的冲洗。

      图 2 和 3 （详见原文）分别显示了直接进样和通过泵进行痕量富集的标准分离。包括色谱柱再生阶段在内，总的分析时间共需要 60 分钟。

      将梯度转换到 3.0×150 mm 色谱柱时，因内径变小需要降低流速，而且因为色谱柱长度的变短需要减少梯度时间。由此分析时间从 60分钟减少到 36 分钟，溶剂消耗也按比例从 60 mL 减少到 15.5 mL。

      在图 5 中表明使用 1200 高分离度快速液相所有功能所得到的最高分析速度和分离度。操作压力最高大约在 520 bar 处。我们保持与最初的 4.6×250 mm，5-µm色谱柱运行 60 分钟时相当的分离度，只需要 6 分钟的分析时间。


结论

      通过对许多现有的方法进行改进而提高效率和总体性能是可行的。这里我们看到了可以提高分析速度 10倍的潜在可能，并除去了最初方法中设计的上样泵。只需要使用 2.1×80 mm 色谱柱将大约 1.3 mL 样品溶液注入到 autoSPE 装置中，就能够替换先前所需的通过泵上样 20-mL。该方法能大大改善分析效率而且确保最小的样品交叉污染。