Ontwikkeling van een analysemethode voor fenol en cresolen in water middels SPE en on-column derivatisering

Abstract

De ontwikkeling van een analysemethode voor de bepaling van fenol, o-cresol, m-cresol en p-cresol in water, met name in eluaten tbv uitloogonderzoek was noodzakelijk vanwege het ontbreken van een genormaliseerd analysevoorschrift voor deze componenten in water. Het experimentele onderzoek is gestart met het testen van de analysemethodiek voor chloorfenolen in water volgens het CEN-document van de werkgever CEN/TC/230/WG1/TG 11. Op basis van de tegenvallende prestaties op het punt van de terugvinding van de vrije fenolen en de grote spreiding hierin is besloten een nieuwe methodiek te ontwikkelen. Een analysemethode is ontwikkeld volgens een nieuw concept waarbij de vrije fenolen eerst op SPE-kolommetjes uit de waterlaag geextraheerd worden; gevolgd door een on-column derivatisering van de vrije fenolen met acetylchloride in hexaan (5% v/v) met gebruik van natronloog-poeder en tetrabutylammoniumwaterstofsulfaat als fase-transfer-katalysator en desorptie van de gevormde fenylacetaten van het SPE kolommetje met hexaan. Analyse van de fenylacetaten vindt plaats met behulp van GC-FID of GC-MS. Voordeel van deze methode is dat een snelle, op een aantal stappen mogelijk te automatiseren methode is ontwikkeld, waarbij door de combinatie van extraktie en derivatisering op het SPE-kolommetje geen oplosmiddel-switch noodzakelijk is. Bij de validatie zijn de hiernavolgende prestatiekenmerken gevonden: er bestaat geen concentratie afhankelijkheid van de fenolen over een concentratierange van 25 ug/l tot 25 mg/l. De lange termijn reproduceerbaarheid van de methode ligt voor fenol, de cresolen en dimethylfenolen rond de 80% met een standaard deviatie van 2 tot 6%. De aantoonbaarheidsgrens ligt op resp. 1.2, 0.3 en 08 ug/l voor o-, m- en p-cresol en op 1.8 ug/l voor fenol bij analyse met GC-FID. Analyse van dimethylfenolen is eveneens mogelijk met deze methode. De fenolen blijken tot 3 dagen houdbaar bij 20 oC zonder conservering; koeling tot 4 oC verlengt de houdbaarheid tot 7 dagen. Bij toepassing van GC-MS analyse kan de aantoonbaarheidsgrens van de fenolen verlaagd worden tot 0.1 ug/l voor fenol en o- en m-fenol, voor p-cresol is dit 0.3 ug/l.<br>

This report describes the development of an analytical method for the determination of phenol and methylphenols (cresols) in water, especially in leachates. This experimental research was necessary because a standardized method was not available for these compounds in water. A special concept was developed whereby the free phenols were extracted from the water using SPE-columns, followed by on-column derivatisation of the free phenols with acetylchoride in hexane (5% v/v) using sodiumhydroxide powder and tetrabutylammonium hydrogen stofsulfaat as fase-transfer-catalist, and desorption of the phenylacetates with hexane. Analysis of the phenylacetates was preformed with GC-FID of GC-MS. Advantages are the fast and easy to automate method with an unique combination of on-column extraction and derivatisation, which avoids the need of a solvent phase switch. The method validation showed the following characteristics: no concentration dependence was found over a concentration range of 25 ug/l to 25 mg/l with a limited breakthroug, only 12% for phenol at a level of 25 mg/l. The longterm reproducibility for phenol, cresols and dimethylphenols was around 80% with a standard deviation of 2 to 6% for all matrices. The limit of determination was around 1 ug/l using GC-FID analysis. Analysis of dimethylphenols can be performed with this method as well, or they can be used as internal standards. The stability of the components is 7 days at 4 degrees C and can be increased by conservation at pH 2 of pH 12. Application of GC-MS improves the limit of determination to 0.1 ug/l for phenol and o-and m-cresol, for p-cresol this is 0.3 ug/l.<br>