超聲波輔助萃取塑料袋中增塑劑的工藝研究

劉艷霞++蘇芳++顧明廣++王聰

摘 要：通過對塑料中的鄰苯二甲酸酯類化合物進行超聲波萃取，用單因素和正交實驗相組合的方法，討論了物料比、超聲時間、萃取液百分比和萃取溫度對提取率的影響，發(fā)現(xiàn)用物料比（g：ml）為1∶40的50%乙醇溶液，在40 ℃的條件下超聲萃取30 min效果最佳。本測定方法操作簡便，具有較高的貫敏度和準(zhǔn)確度。

關(guān)鍵詞：超聲波輔助萃取 增塑劑 鄰苯二甲酸酯

中圖分類號：O657 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（c）-0031-02

增塑劑是一種廣泛使用的塑料助劑，鄰苯二甲酸酯（PAEs）是橡塑工業(yè)中用量最多、使用最廣泛的增塑劑，其用量占增塑劑總用量的70%左右，被廣泛應(yīng)用于食品包裝、醫(yī)藥工業(yè)、混凝土、含能材料等領(lǐng)域。PAEs與聚烯烴類塑料分子之間由氫鍵或范德華力連接，彼此仍保留著各自相對獨立的化學(xué)性質(zhì)，當(dāng)遇到水、油脂等時，極易溶出，鄰苯二甲酸酯的作用類似于人工荷爾蒙，會危害男性生殖能力并促使女性性早熟，長期大量攝取會導(dǎo)致肝癌，對人體、生物體及植物均有較大的毒性。

目前，分離測定PAEs的方法主要有傅里葉變換紅外光譜法、膠束電動毛細管色譜法、氣相色譜法、液相色譜法及色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法。

1 實驗部分

1.1 藥品和儀器

無色塑料袋，鄰苯二甲酸二甲酯，無水乙醇。超聲波清洗器、紫外可見分光光度計、恒溫水浴鍋等。

1.2 實驗方法

1.2.1 最大吸收波長的確定

取0.5 g鄰苯二甲酸二甲酯，用50%乙醇定容至250 ml，置于紫外分光光度計中，以50%乙醇作參比，在200～500 nm范圍內(nèi)掃描。從圖1中可以看出，鄰苯二甲酸二甲酯的最大吸收峰在288 nm處，因此確定檢測波長為288 nm。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

準(zhǔn)確稱取0.5 g鄰苯二甲酸二甲酯，用50%乙醇定容至250 ml，配成2.0 g/L的樣品儲備液。分別取1 ml，2 ml，3 ml，4 ml，5 ml樣品儲備液，定容至50 ml。移取上述5種溶液各1 ml定容至10ml，溶液濃度分別為4 mg/L，8 mg/L，12 mg/L，16 mg/L，20 mg/L，50%乙醇溶液作參比，288 nm下測定吸光度值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

3 結(jié)果及結(jié)論

3.1 單因素實驗結(jié)果

3.1.1 不同的物料比對PAEs提取的影響

準(zhǔn)確稱取五份4.0 g塑料分別按物料比1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1：60溶于50%乙醇溶液，40℃的水浴中放置24 h，冷卻后超聲30 min抽濾，將濾液定容至250 ml，靜置15 min。分別取1ml用50%乙醇定容至10 ml，靜置15 min，在288 nm下測吸光度值。考察不同物料比對PAEs提取的影響，結(jié)果如圖2所示。

從圖2中可以看出，隨著物料比的增加，PAEs的提取率先增大后減少。這可能是由于物料比增加，PAEs與溶劑濃度差增大，傳質(zhì)動力增加，有利于PAEs的溶出，但物料比過大，單位體積溶液所獲得的超聲波能會相應(yīng)減少，造成得率降低。溶劑量過少，可能會提取PAEs不完全，溶劑量過高，會造成浪費，所以物料比初步定為1∶50。

3.1.2 不同超聲時間對PAEs提取的影響

如上述操作，分別在超聲波中超聲10 min，20 min，30 min，40 min，50 min，考察不同超聲時間對PAEs提取的影響，結(jié)果如圖3。

從（圖3）中可以看出，隨著超聲時間的增加，PAEs的提取率先增大后減少。這可能是由于起始階段，在超聲波的作用下分子震動加快、摩擦增加，有利于有效成分溶出。隨著超聲時間增加，超聲強度加強，其強熱效應(yīng)可對有效成分產(chǎn)生破壞作用，造成樣品中增塑劑破壞，同時提取出其他化合物，影響了PAEs在288 nm處的吸光度，所以超聲時間初步定為30 min。

3.1.3 不同乙醇百分比對PAEs提取的影響

如上述操作，分別用10%，30%，50%，70%，90%乙醇溶液提取PAEs，考察不同乙醇百分比對PAEs提取的影響，結(jié)果如圖4。

從圖4中可以看出，隨著乙醇百分比的增加，PAEs的提取率先增大后減少。這可能是由于在較低濃度下，PAEs的析出率較少，隨著濃度的增大，PAEs的析出率增大，但隨著濃度的增大，濃差轉(zhuǎn)換，減小PAEs的提取，也可能提取出其他化合物，影響了PAEs在288 nm處的吸光度，所以乙醇百分比初步定為50%。

3.1.4 不同浸泡溫度對PAEs提取的影響

如上述操作，分別在20 ℃，30 ℃，40 ℃，50 ℃，60 ℃的水浴中浸泡，提取PAEs，考察不同溫度對PAEs提取的影響。結(jié)果如圖5。從圖5中可以看出，隨著溫度的升高，PAEs的提取率先增大后減少。這可能是由于在較低溫度下，PAEs的析出率較少，隨著溫度的增大，PAEs的析出率增大，但隨著溫度的進一步增大，PAEs可能部分被破壞，或提取出其他化合物，影響PAEs在288 nm處的吸光度，所以提取溫度初步定為40 ℃。

3.2 正交試驗及檢測結(jié)果

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，考慮各因素間可能的交互作用，進行正交實驗。擬定的因素與水平如表1所示。

稱取4.0 g塑料，按照上表所列的各因素進行正交實驗，在288 nm下測定吸光值。

由表中極差分析可知，各因素對PAEs的影響的大小順序為：A（物料比）>D（萃取溫度）>B（超聲時間）>C（乙醇百分比）。最佳實驗方案為A1，B2，C2，D2，即超聲萃取的最優(yōu)條件為：物料比為1∶40，萃取溫度為40 ℃，超聲時間為30 min，乙醇百分比為50%。

3.3 精確度實驗

準(zhǔn)確稱取4份質(zhì)量分別為4.002 g，4.005 g，4，006 g，4.008 g的塑料，按照正交試驗所得的最佳實驗條件做精確度實驗。

由（表3）可以看出，在精確度實驗中，稱取4份塑料制品，在同一實驗條件下，吸光度相近，含量百分比也都在0.12～0.14%范圍內(nèi)，表明了實驗操作的準(zhǔn)確性。

3.4 重復(fù)性實驗

精確稱取5份質(zhì)量為4.0 g的塑料，按照正交試驗所得的最佳實驗條件做重復(fù)性實驗，靜置時間分別為0、0.5、1.0、1.5、2.0 h。

由表4可以看出，在重復(fù)性實驗中，在同一實驗條件下，靜置時間不同，得出的吸光度略有不同，含量百分比在0.09～0.13%范圍內(nèi)，表明了在實驗操作的范圍內(nèi)，實驗重復(fù)性良好。

4 結(jié)語

通過單因素和正交實驗相組合的方法，對塑料中鄰苯二甲酸類化合物的提取條件進行了優(yōu)化，超聲萃取塑料中增塑劑的最優(yōu)條件為：物料比為1∶40，萃取溫度為40 ℃，超聲時間為30 min，乙醇百分比為50%，并且此方法精確度和重復(fù)性良好。

參考文獻

[1] 鞏玉紅.鄰苯二甲酸酯類增塑劑的應(yīng)用及危害[J].山東化工，2011（5）.

[2] 王小逸，林興桃，客慧明，等.鄰苯二甲酸酯類環(huán)境污染物健康危害研究新進展[J].環(huán)境與健康雜志，2007，24（9）：736-738.

摘 要：通過對塑料中的鄰苯二甲酸酯類化合物進行超聲波萃取，用單因素和正交實驗相組合的方法，討論了物料比、超聲時間、萃取液百分比和萃取溫度對提取率的影響，發(fā)現(xiàn)用物料比（g：ml）為1∶40的50%乙醇溶液，在40 ℃的條件下超聲萃取30 min效果最佳。本測定方法操作簡便，具有較高的貫敏度和準(zhǔn)確度。

關(guān)鍵詞：超聲波輔助萃取 增塑劑 鄰苯二甲酸酯

中圖分類號：O657 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（c）-0031-02

增塑劑是一種廣泛使用的塑料助劑，鄰苯二甲酸酯（PAEs）是橡塑工業(yè)中用量最多、使用最廣泛的增塑劑，其用量占增塑劑總用量的70%左右，被廣泛應(yīng)用于食品包裝、醫(yī)藥工業(yè)、混凝土、含能材料等領(lǐng)域。PAEs與聚烯烴類塑料分子之間由氫鍵或范德華力連接，彼此仍保留著各自相對獨立的化學(xué)性質(zhì)，當(dāng)遇到水、油脂等時，極易溶出，鄰苯二甲酸酯的作用類似于人工荷爾蒙，會危害男性生殖能力并促使女性性早熟，長期大量攝取會導(dǎo)致肝癌，對人體、生物體及植物均有較大的毒性。

目前，分離測定PAEs的方法主要有傅里葉變換紅外光譜法、膠束電動毛細管色譜法、氣相色譜法、液相色譜法及色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法。

1 實驗部分

1.1 藥品和儀器

無色塑料袋，鄰苯二甲酸二甲酯，無水乙醇。超聲波清洗器、紫外可見分光光度計、恒溫水浴鍋等。

1.2 實驗方法

1.2.1 最大吸收波長的確定

取0.5 g鄰苯二甲酸二甲酯，用50%乙醇定容至250 ml，置于紫外分光光度計中，以50%乙醇作參比，在200～500 nm范圍內(nèi)掃描。從圖1中可以看出，鄰苯二甲酸二甲酯的最大吸收峰在288 nm處，因此確定檢測波長為288 nm。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

準(zhǔn)確稱取0.5 g鄰苯二甲酸二甲酯，用50%乙醇定容至250 ml，配成2.0 g/L的樣品儲備液。分別取1 ml，2 ml，3 ml，4 ml，5 ml樣品儲備液，定容至50 ml。移取上述5種溶液各1 ml定容至10ml，溶液濃度分別為4 mg/L，8 mg/L，12 mg/L，16 mg/L，20 mg/L，50%乙醇溶液作參比，288 nm下測定吸光度值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

3 結(jié)果及結(jié)論

3.1 單因素實驗結(jié)果

3.1.1 不同的物料比對PAEs提取的影響

準(zhǔn)確稱取五份4.0 g塑料分別按物料比1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1：60溶于50%乙醇溶液，40℃的水浴中放置24 h，冷卻后超聲30 min抽濾，將濾液定容至250 ml，靜置15 min。分別取1ml用50%乙醇定容至10 ml，靜置15 min，在288 nm下測吸光度值。考察不同物料比對PAEs提取的影響，結(jié)果如圖2所示。

從圖2中可以看出，隨著物料比的增加，PAEs的提取率先增大后減少。這可能是由于物料比增加，PAEs與溶劑濃度差增大，傳質(zhì)動力增加，有利于PAEs的溶出，但物料比過大，單位體積溶液所獲得的超聲波能會相應(yīng)減少，造成得率降低。溶劑量過少，可能會提取PAEs不完全，溶劑量過高，會造成浪費，所以物料比初步定為1∶50。

3.1.2 不同超聲時間對PAEs提取的影響

如上述操作，分別在超聲波中超聲10 min，20 min，30 min，40 min，50 min，考察不同超聲時間對PAEs提取的影響，結(jié)果如圖3。

從（圖3）中可以看出，隨著超聲時間的增加，PAEs的提取率先增大后減少。這可能是由于起始階段，在超聲波的作用下分子震動加快、摩擦增加，有利于有效成分溶出。隨著超聲時間增加，超聲強度加強，其強熱效應(yīng)可對有效成分產(chǎn)生破壞作用，造成樣品中增塑劑破壞，同時提取出其他化合物，影響了PAEs在288 nm處的吸光度，所以超聲時間初步定為30 min。

3.1.3 不同乙醇百分比對PAEs提取的影響

如上述操作，分別用10%，30%，50%，70%，90%乙醇溶液提取PAEs，考察不同乙醇百分比對PAEs提取的影響，結(jié)果如圖4。

從圖4中可以看出，隨著乙醇百分比的增加，PAEs的提取率先增大后減少。這可能是由于在較低濃度下，PAEs的析出率較少，隨著濃度的增大，PAEs的析出率增大，但隨著濃度的增大，濃差轉(zhuǎn)換，減小PAEs的提取，也可能提取出其他化合物，影響了PAEs在288 nm處的吸光度，所以乙醇百分比初步定為50%。

3.1.4 不同浸泡溫度對PAEs提取的影響

如上述操作，分別在20 ℃，30 ℃，40 ℃，50 ℃，60 ℃的水浴中浸泡，提取PAEs，考察不同溫度對PAEs提取的影響。結(jié)果如圖5。從圖5中可以看出，隨著溫度的升高，PAEs的提取率先增大后減少。這可能是由于在較低溫度下，PAEs的析出率較少，隨著溫度的增大，PAEs的析出率增大，但隨著溫度的進一步增大，PAEs可能部分被破壞，或提取出其他化合物，影響PAEs在288 nm處的吸光度，所以提取溫度初步定為40 ℃。

3.2 正交試驗及檢測結(jié)果

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，考慮各因素間可能的交互作用，進行正交實驗。擬定的因素與水平如表1所示。

稱取4.0 g塑料，按照上表所列的各因素進行正交實驗，在288 nm下測定吸光值。

由表中極差分析可知，各因素對PAEs的影響的大小順序為：A（物料比）>D（萃取溫度）>B（超聲時間）>C（乙醇百分比）。最佳實驗方案為A1，B2，C2，D2，即超聲萃取的最優(yōu)條件為：物料比為1∶40，萃取溫度為40 ℃，超聲時間為30 min，乙醇百分比為50%。

3.3 精確度實驗

準(zhǔn)確稱取4份質(zhì)量分別為4.002 g，4.005 g，4，006 g，4.008 g的塑料，按照正交試驗所得的最佳實驗條件做精確度實驗。

由（表3）可以看出，在精確度實驗中，稱取4份塑料制品，在同一實驗條件下，吸光度相近，含量百分比也都在0.12～0.14%范圍內(nèi)，表明了實驗操作的準(zhǔn)確性。

3.4 重復(fù)性實驗

精確稱取5份質(zhì)量為4.0 g的塑料，按照正交試驗所得的最佳實驗條件做重復(fù)性實驗，靜置時間分別為0、0.5、1.0、1.5、2.0 h。

由表4可以看出，在重復(fù)性實驗中，在同一實驗條件下，靜置時間不同，得出的吸光度略有不同，含量百分比在0.09～0.13%范圍內(nèi)，表明了在實驗操作的范圍內(nèi)，實驗重復(fù)性良好。

4 結(jié)語

通過單因素和正交實驗相組合的方法，對塑料中鄰苯二甲酸類化合物的提取條件進行了優(yōu)化，超聲萃取塑料中增塑劑的最優(yōu)條件為：物料比為1∶40，萃取溫度為40 ℃，超聲時間為30 min，乙醇百分比為50%，并且此方法精確度和重復(fù)性良好。

參考文獻

[1] 鞏玉紅.鄰苯二甲酸酯類增塑劑的應(yīng)用及危害[J].山東化工，2011（5）.

[2] 王小逸，林興桃，客慧明，等.鄰苯二甲酸酯類環(huán)境污染物健康危害研究新進展[J].環(huán)境與健康雜志，2007，24（9）：736-738.

摘 要：通過對塑料中的鄰苯二甲酸酯類化合物進行超聲波萃取，用單因素和正交實驗相組合的方法，討論了物料比、超聲時間、萃取液百分比和萃取溫度對提取率的影響，發(fā)現(xiàn)用物料比（g：ml）為1∶40的50%乙醇溶液，在40 ℃的條件下超聲萃取30 min效果最佳。本測定方法操作簡便，具有較高的貫敏度和準(zhǔn)確度。

關(guān)鍵詞：超聲波輔助萃取 增塑劑 鄰苯二甲酸酯

中圖分類號：O657 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（c）-0031-02

增塑劑是一種廣泛使用的塑料助劑，鄰苯二甲酸酯（PAEs）是橡塑工業(yè)中用量最多、使用最廣泛的增塑劑，其用量占增塑劑總用量的70%左右，被廣泛應(yīng)用于食品包裝、醫(yī)藥工業(yè)、混凝土、含能材料等領(lǐng)域。PAEs與聚烯烴類塑料分子之間由氫鍵或范德華力連接，彼此仍保留著各自相對獨立的化學(xué)性質(zhì)，當(dāng)遇到水、油脂等時，極易溶出，鄰苯二甲酸酯的作用類似于人工荷爾蒙，會危害男性生殖能力并促使女性性早熟，長期大量攝取會導(dǎo)致肝癌，對人體、生物體及植物均有較大的毒性。

目前，分離測定PAEs的方法主要有傅里葉變換紅外光譜法、膠束電動毛細管色譜法、氣相色譜法、液相色譜法及色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法。

1 實驗部分

1.1 藥品和儀器

無色塑料袋，鄰苯二甲酸二甲酯，無水乙醇。超聲波清洗器、紫外可見分光光度計、恒溫水浴鍋等。

1.2 實驗方法

1.2.1 最大吸收波長的確定

取0.5 g鄰苯二甲酸二甲酯，用50%乙醇定容至250 ml，置于紫外分光光度計中，以50%乙醇作參比，在200～500 nm范圍內(nèi)掃描。從圖1中可以看出，鄰苯二甲酸二甲酯的最大吸收峰在288 nm處，因此確定檢測波長為288 nm。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

準(zhǔn)確稱取0.5 g鄰苯二甲酸二甲酯，用50%乙醇定容至250 ml，配成2.0 g/L的樣品儲備液。分別取1 ml，2 ml，3 ml，4 ml，5 ml樣品儲備液，定容至50 ml。移取上述5種溶液各1 ml定容至10ml，溶液濃度分別為4 mg/L，8 mg/L，12 mg/L，16 mg/L，20 mg/L，50%乙醇溶液作參比，288 nm下測定吸光度值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

3 結(jié)果及結(jié)論

3.1 單因素實驗結(jié)果

3.1.1 不同的物料比對PAEs提取的影響

準(zhǔn)確稱取五份4.0 g塑料分別按物料比1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1：60溶于50%乙醇溶液，40℃的水浴中放置24 h，冷卻后超聲30 min抽濾，將濾液定容至250 ml，靜置15 min。分別取1ml用50%乙醇定容至10 ml，靜置15 min，在288 nm下測吸光度值?？疾觳煌锪媳葘AEs提取的影響，結(jié)果如圖2所示。

從圖2中可以看出，隨著物料比的增加，PAEs的提取率先增大后減少。這可能是由于物料比增加，PAEs與溶劑濃度差增大，傳質(zhì)動力增加，有利于PAEs的溶出，但物料比過大，單位體積溶液所獲得的超聲波能會相應(yīng)減少，造成得率降低。溶劑量過少，可能會提取PAEs不完全，溶劑量過高，會造成浪費，所以物料比初步定為1∶50。

3.1.2 不同超聲時間對PAEs提取的影響

如上述操作，分別在超聲波中超聲10 min，20 min，30 min，40 min，50 min，考察不同超聲時間對PAEs提取的影響，結(jié)果如圖3。

從（圖3）中可以看出，隨著超聲時間的增加，PAEs的提取率先增大后減少。這可能是由于起始階段，在超聲波的作用下分子震動加快、摩擦增加，有利于有效成分溶出。隨著超聲時間增加，超聲強度加強，其強熱效應(yīng)可對有效成分產(chǎn)生破壞作用，造成樣品中增塑劑破壞，同時提取出其他化合物，影響了PAEs在288 nm處的吸光度，所以超聲時間初步定為30 min。

3.1.3 不同乙醇百分比對PAEs提取的影響

如上述操作，分別用10%，30%，50%，70%，90%乙醇溶液提取PAEs，考察不同乙醇百分比對PAEs提取的影響，結(jié)果如圖4。

從圖4中可以看出，隨著乙醇百分比的增加，PAEs的提取率先增大后減少。這可能是由于在較低濃度下，PAEs的析出率較少，隨著濃度的增大，PAEs的析出率增大，但隨著濃度的增大，濃差轉(zhuǎn)換，減小PAEs的提取，也可能提取出其他化合物，影響了PAEs在288 nm處的吸光度，所以乙醇百分比初步定為50%。

3.1.4 不同浸泡溫度對PAEs提取的影響

如上述操作，分別在20 ℃，30 ℃，40 ℃，50 ℃，60 ℃的水浴中浸泡，提取PAEs，考察不同溫度對PAEs提取的影響。結(jié)果如圖5。從圖5中可以看出，隨著溫度的升高，PAEs的提取率先增大后減少。這可能是由于在較低溫度下，PAEs的析出率較少，隨著溫度的增大，PAEs的析出率增大，但隨著溫度的進一步增大，PAEs可能部分被破壞，或提取出其他化合物，影響PAEs在288 nm處的吸光度，所以提取溫度初步定為40 ℃。

3.2 正交試驗及檢測結(jié)果

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，考慮各因素間可能的交互作用，進行正交實驗。擬定的因素與水平如表1所示。

稱取4.0 g塑料，按照上表所列的各因素進行正交實驗，在288 nm下測定吸光值。

由表中極差分析可知，各因素對PAEs的影響的大小順序為：A（物料比）>D（萃取溫度）>B（超聲時間）>C（乙醇百分比）。最佳實驗方案為A1，B2，C2，D2，即超聲萃取的最優(yōu)條件為：物料比為1∶40，萃取溫度為40 ℃，超聲時間為30 min，乙醇百分比為50%。

3.3 精確度實驗

準(zhǔn)確稱取4份質(zhì)量分別為4.002 g，4.005 g，4，006 g，4.008 g的塑料，按照正交試驗所得的最佳實驗條件做精確度實驗。

由（表3）可以看出，在精確度實驗中，稱取4份塑料制品，在同一實驗條件下，吸光度相近，含量百分比也都在0.12～0.14%范圍內(nèi)，表明了實驗操作的準(zhǔn)確性。

3.4 重復(fù)性實驗

精確稱取5份質(zhì)量為4.0 g的塑料，按照正交試驗所得的最佳實驗條件做重復(fù)性實驗，靜置時間分別為0、0.5、1.0、1.5、2.0 h。

由表4可以看出，在重復(fù)性實驗中，在同一實驗條件下，靜置時間不同，得出的吸光度略有不同，含量百分比在0.09～0.13%范圍內(nèi)，表明了在實驗操作的范圍內(nèi)，實驗重復(fù)性良好。

4 結(jié)語

通過單因素和正交實驗相組合的方法，對塑料中鄰苯二甲酸類化合物的提取條件進行了優(yōu)化，超聲萃取塑料中增塑劑的最優(yōu)條件為：物料比為1∶40，萃取溫度為40 ℃，超聲時間為30 min，乙醇百分比為50%，并且此方法精確度和重復(fù)性良好。

參考文獻

[1] 鞏玉紅.鄰苯二甲酸酯類增塑劑的應(yīng)用及危害[J].山東化工，2011（5）.

[2] 王小逸，林興桃，客慧明，等.鄰苯二甲酸酯類環(huán)境污染物健康危害研究新進展[J].環(huán)境與健康雜志，2007，24（9）：736-738.