正辛醇 - 水分配系数的测定

一、实验目的与内容

实验目的：了解和掌握测定有机物 KOW 的原理和方法 ;

掌握气相色谱仪的使用原理和操作方法 ;

通过测定苯的 KOW ，深入了解其在评价有机物环境行为方面的重要性。

实验内容 :确定苯在正辛醇 - 水相中达到平衡的时间 ;用摇瓶法测定苯的 KOW ;

气相色谱测定水相中苯的含量。

二、实验原理

有机物 KOW ：平衡状态下，化合物在正辛醇相和水相 中浓度的比值

亲水基团疏水基团

与生物体内的碳水化合物和脂肪结构类似

正辛醇 - 水系统常用于模拟生物体系

正辛醇 / 水分配系数 KOW

反映了有机物的疏水性或脂溶性大小 KOW 越大，表明化合物越易溶于非极性介质中，越易被生物体细

胞吸收

反映有机物在水中环境行为的重要参数 有机物的水溶解性，土壤沉积物吸附系数，生物富集因子及毒

理学性质都与其 KOW 有关

测定方法 : 摇瓶法、产生柱法、高效液相色谱法

摇瓶法 : 取一定体积用水饱和的正辛醇制备的目标物溶液 ; 加入一定体积正辛醇饱和的蒸馏水 ; 恒温 (20-25 ℃) ，振荡平衡，离心，测定水相浓度 ; 计算分配系数 KOW

产生柱法 : 将一定体积目标物的水饱和的正辛醇溶液加入产生柱 ;

使用一定体积正辛醇饱和的蒸馏水循环通过恒温 (25±0.5℃) 的 产生柱中的正辛醇层 ;

连续测定五个水相浓度，至两相平衡，测定分配系数

高效液相色谱间接测定法 HPLC 中，溶质的容量因子 (k) 与流动相组成 (CB) 的基

本方程为 :

lgk = b0 + b1CB +b2lgCB CB: 甲醇的体积百分浓度

b0, b1, b2: 回归系数

在测定温度下优化流动相组成 ;

在此条件下测定参比物及待测物的容量因子 ;

建立参比物 lgk与 lgKOW 的相关方程 ;

通过此方程计算待测物的 lgKOW

三、实验材料与方法

仪器 恒温振荡器 ; 离心机 ; 气相色谱仪 ( 氢火焰离子化检 测器 );10 µL

微量进样器 ; 5 mL 和 10mL 具塞离心管干 ; 各种规格移液管若干

仪器条件 柱温 65 ℃ ，进样器 120 ℃ ，检测器 (FID) 140 ℃ ； 载气流速 30 mL/min ，氢气流速 30 mL/min ，空气流速 300

mL/min ；进样量 1 µL

试剂 溶剂的预饱和 : 测定 lgKOW 前，将正辛醇和二次蒸馏水在振荡器

上振荡 24 h, 使其相互饱和，静置分层后，两相分离，分别保存备用

平衡时，有机相含有 2.3 mol/L 的水，水相中含有 4.5×10-3 mol/L 的正辛醇，备用

苯标准储备液 : 配置 80.0 mg/L 苯的甲醇溶液，备用 样品溶液的制备 : 准确移取 80.0 mg/L 苯的甲醇溶液 1 mL ，用水饱和的正辛醇溶液定容至 10 mL ，备用 二硫化碳 ( 经重蒸处理 )

四 实验步骤

1 、绘制标准曲线

取 80.0 mg/L 的苯的标准储备液 1mL 于 100 mL 容量瓶中，蒸馏水稀释至标线，摇匀 ;

分别取 0 ， 0.5 ， 1.5 ， 2.0 ， 3.0 ， 4.0 ， 5.0 mL 该溶液于 5 mL 离心管中，蒸馏水定容 ;

分别向离心管中加入 100 µL CS2 ，充分振摇后离心机离心分离，自 CS2 层中移取 1 µL 进行色谱分析 ;

绘制浓度 - 峰面积校正曲线

2 、平衡时间的测定取样品溶液 1 mL 至 10 mL 具塞离心管中，加入正辛醇饱和的蒸馏水至刻度，盖紧塞子，置于振荡器上振荡

测定不同时间时水相中有机物的含量

水相中有机物浓度达到平衡时的时间即为有机物在正辛醇相和水相中达到平衡时的时间

3 、摇瓶法测定 在浓度小于 0.01 mol/L( 正辛醇相 ) 下进行分配系数测定，并至少要做两种不同浓度的实验，通常第一个浓度为第二个浓度的10 倍。

振荡时间采用实验步骤 2 中所得的平衡时间。 取 1.00 mL 样品溶液于 10 mL 具塞离心管中，加入 9.00 mL用正辛醇饱和的蒸馏水，恒温振荡器 (25℃±0.5 ℃) 振荡，平衡后离心分离，用滴管小心吸去有机相；再离心，吸去残留有机相。

3 、摇瓶法测定

取水样时，为避免正辛醇的污染，可利用带针头的玻璃注射器移取水样。

首先在注射器内吸入部分空气，当注射器通过正辛醇相时轻轻排出空气，在水相中吸取足够的水量时，迅速从溶液中抽出注射器，拆下针头后，即可获得无正辛醇污染的水。

从水相中取 5 mL 于离心管中，加入 100 µL CS2 充分震摇后，离心机破乳，取 1 µL CS2 层进行色谱分析，得苯的峰面积，由校正曲线计算出水相中苯的浓度。

平行测定三份，同时作空白实验。

五、结果与讨论

KOW: 正辛醇 / 水分配系数，常以 lgKOW来表示；C: 达到平衡时有机化合物在正辛醇相中浓度 (µg/mL);CW: 达到平衡时有机化合物在水相中浓度 (µg/mL).

KOW = C/CW

O O W W

OWW O

-C V C VK

C V

CO ：有机化合物在正辛醇相中的初始浓度， (µg/mL) ；CW ：达到平衡时有机化合物在水相中浓度， (µg/mL) ；VO ：正辛醇相的体积， (mL) ； VW ：水相体积 (mL)

六、注意事项

化合物若是有机酸碱，应在水相中加入缓冲剂，使 pH 至少与未解离成分时的 pKa值相差三个单位 ；

摇瓶法测定分配系数速度较快，但存在有机物易形成胶体颗粒、挥发、吸附等缺点 ；

摇瓶法仅限于 lgKOW < 5 的化合物，对于疏水性强的化合物通常用产生柱法。

七、问题与思考

1 、为何要在小于 0.01 mol/L( 正辛醇相 ) 浓度下进行KOW 的测定？

2 、 KOW 与化合物在正辛醇中的溶解度和水中 溶解度之比不同，这是为什么？