柱前衍生高效液相色譜法同時(shí)測定水性涂料中6種醛類化合物

陳 潛， 周宇艷， 程欲曉， 林 苗＊

（1.東華大學(xué)化學(xué)化工與生物工程學(xué)院，生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海201620；2.上海出入境檢驗(yàn)檢疫局工業(yè)品與原材料檢測技術(shù)中心，上海200135）

醛是一類帶有強(qiáng)烈刺激性氣味的化合物，常用作涂料中的溶劑或樹脂原料，因其干擾機(jī)體代謝，具有致癌、致畸性，故會對人體健康造成嚴(yán)重?fù)p害［1，2］。涂料中的醛類化合物會在裝修涂飾過程中及日后使用過程中緩慢釋放［3］，故我國強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)《GB24410-2009 室內(nèi)裝飾裝修材料水性木器涂料中有害物質(zhì)限量》［4］及《GB18582-2008室內(nèi)裝飾裝修材料內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量》［5］中嚴(yán)格規(guī)定涂料中甲醛含量不得超過100 mg／kg，而對其他醛類化合物無限量要求。然而隨著涂料產(chǎn)品的升級，內(nèi)含的其他有害物質(zhì)也備受人們的關(guān)注，我們的課題正是順應(yīng)了這一變化，滿足了涂料產(chǎn)品中日益增長的有害物質(zhì)（特別是醛類化合物）的檢測需求。

目前采用的醛類化合物定量分析方法主要有分光光度法［5］、色譜法［6，7］和催化動 力學(xué)法［8］，已應(yīng)用于檢測水［9］、大氣［10］、汽車尾氣［11］、生物基質(zhì)［12，13］、化 妝 品［14］等 樣 品，其 中2，4-二 硝 基 苯 肼（2，4-DNPH）、2-氨基乙硫醇（半胱胺）和鄰-五氟苯甲基羥 胺（PFBOA）為 常 用 的 衍 生 試 劑［15］。劉 雄 艷等［16-18］采用高效液相色譜法（HPLC）測定了涂料中的甲醛和乙醛，但同時(shí)測定涂料中的6種醛類化合物尚未見報(bào)道。

本文以2，4-二硝基苯肼作為衍生劑，采用柱前衍生高效液相色譜（HPLC）建立了水性涂料中6種醛類化合物同時(shí)測定的方法，檢出限低，穩(wěn)定性好，耗時(shí)短，可大大降低檢測成本，縮短檢測周期，應(yīng)用于實(shí)際樣品檢測，均檢出6種醛類化合物。該法為日后制定涂料中多種醛類化合物的限量標(biāo)準(zhǔn)提供了理論基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 1200高效液相色譜儀（美國Agilent公司），配Agilent 1200 二極管陣列檢測器（DAD）；PTFE針式過濾器，0.45μm（上海安譜科學(xué)儀器有限公司）；pH 計(jì)（Metrohm 公司）；Milli-Q 超純水一體機(jī)（Millipore公司）。

甲醛（37%水溶液，含穩(wěn)定劑）、乙醛（40%水溶液）、丙醛（純度≥99%）、苯甲醛（純度≥98%）、正戊醛（純度≥98.5%）、對甲基苯甲醛（純度≥98%）等標(biāo)準(zhǔn)品和乙腈（色譜純）、2，4-二硝基苯肼（≥98%，50%的水作穩(wěn)定劑）均購自北京百靈威科技有限公司；硫 酸（H2SO4，≥98%）、鹽 酸（HCl，36%～38%）、磷酸（H3PO4，≥85%）、無水乙酸鈉（純度≥99%）和乙酸（純度≥99.5%）均購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；實(shí)驗(yàn)用水為Milli-Q 純水系統(tǒng)制備的超純水。

1.2 溶液配制

混合醛標(biāo)準(zhǔn)儲備液（200 mg／L）：分別準(zhǔn)確稱取0.02 g（精確至0.000 1 g）甲醛、乙醛、丙醛、苯甲醛、正戊醛和對甲基苯甲醛標(biāo)準(zhǔn)品于100 mL 容量瓶中，超純水定容，4 ℃下避光保存。

2，4-二硝基苯肼乙腈溶液（1 000 mg／L）：準(zhǔn)確稱取0.1 g（精確至0.000 1 g）2，4-二硝基苯肼于100 mL容量瓶中，用乙腈溶解定容，4 ℃避光保存。

乙酸鈉緩沖溶液（pH＝3）：稱取24 g無水乙酸鈉，用100 mL 超純水溶解，不斷滴加乙酸至pH＝3，4 ℃下避光保存。

硫酸、鹽酸、磷酸均稀釋100倍待用。

1.3 色譜條件

Eclipse XDB-C18色譜柱（150 mm×4.6 mm，5μm；Agilent公司）；柱溫：35℃；進(jìn)樣體積：20μL；檢測波長：365 nm；流動相：乙腈-水（65∶35，v／v）；流速：1 mL／min；等度洗脫。

1.4 樣品處理

準(zhǔn)確稱取0.2 g（精確至0.000 1 g）市售涂料樣品于20 mL玻璃瓶中，加入10 mL超純水，室溫下超聲10 min，取1 mL超聲后溶液于10 mL容量瓶中，加入1 mL2，4-二硝基苯肼乙腈溶液、0.2 mL稀釋后的鹽酸溶液、1 mL 緩沖溶液，于60 ℃下衍生30 min，冷卻，乙腈定容，進(jìn)樣分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 衍生條件的優(yōu)化

2.1.1 酸度調(diào)節(jié)劑

醛需在強(qiáng)酸性條件下與2，4-二硝基苯肼反應(yīng)生成苯腙［19］，方可采用HPLC 進(jìn)行定量分析。故選取稀釋后的硫酸、鹽酸、磷酸作為備選酸度調(diào)節(jié)劑，3種無 機(jī) 酸 的 添 加 量 分 別 為0.01、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0 mL，結(jié)果如圖1?？梢钥闯觯?dāng)3種酸的體積達(dá)到0.2 mL 時(shí)，大多數(shù)醛的衍生化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率已達(dá)到最高，而正戊醛只有在HCl條件下衍生化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率更好。故選擇稀釋后的HCl作為酸度調(diào)節(jié)劑，添加量為0.2 mL。

2.1.2 緩沖溶液的pH 值

在高效液相色譜柱允許的pH 值范圍內(nèi)，分別考察緩沖溶液pH 值為3、4、5、6時(shí)6種醛類化合物的衍生化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。6種醛類化合物的轉(zhuǎn)化率均隨酸度增大而增加，故宜控制緩沖溶液的pH＝3。

2.1.3 反應(yīng)溫度

圖1 酸度調(diào)節(jié)劑對衍生產(chǎn)物峰面積的影響Fig.1 Effect of acids on the peak area of the derivatives

分別考察40、50、60、70、80℃下衍生30 min對6種醛生成腙的影響，在60 ℃時(shí)醛類轉(zhuǎn)化成腙的量達(dá)到最大。故本文的衍生溫度選擇60 ℃。

2.1.4 反應(yīng)時(shí)間

在60 ℃下，分 別 衍 生10、20、30、40、50、60 min，考察反應(yīng)時(shí)間對衍生化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響。30 min后衍生化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率趨于穩(wěn)定，故衍生時(shí)間選擇30 min較適宜。

2.1.5 衍生化試劑用量

在反應(yīng)溫度為60 ℃，反應(yīng)時(shí)間為30 min，稀釋后的鹽酸溶液用量為0.2 mL，緩沖溶液pH＝3的條 件 下，考 察2，4-二 硝 基 苯 肼 用 量 對1 mL 2.0 mg／L混合醛溶液中6 種醛衍生化反應(yīng)的影響，結(jié)果見圖2?？梢?，當(dāng)2，4-二硝基苯肼用量不小于1 mL時(shí)，6種醛類的衍生物腙的濃度基本保持不變，故確定2，4-二硝基苯肼用量為1 mL。

綜上所述，優(yōu)化后的衍生化反應(yīng)條件為：稀釋后的鹽酸溶液添加量為0.2 mL，緩沖溶液pH＝3，反應(yīng)溫度60 ℃，反應(yīng)時(shí)間30 min，2，4-二硝基苯肼用量為1 mL。

2.2 方法評價(jià)

取混合醛標(biāo)準(zhǔn)儲備液，配制成一系列醛類化合物的標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.08～2.0 mg／L），按上述優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)方法衍生后，進(jìn)樣，進(jìn)行線性回歸分析。所得線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限（以S／N＝3計(jì)）見表1。由表1可知，在0.08～2.0 mg／L濃度范圍內(nèi)線性關(guān) 系 良 好。以3 個(gè) 濃 度 水 平（2.0、4.0、6.0 mg／kg）進(jìn)行添加回收實(shí)驗(yàn)（n＝6），平均回收率在87.0%～112.8%之間，精密度為1.12%～9.54%（n＝6）（見表2）。

圖2 衍生化試劑用量對衍生產(chǎn)物峰面積的影響Fig.2 Effect of derivatization reagent volume on the peak area of derivatives

表1 線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限Table 1 Linear regression equations，correlation coefficients（r2）and detection limits

2.3 實(shí)際樣品分析

應(yīng)用上述方法對市售的6種水性涂料實(shí)際樣品（S1～S6）進(jìn)行測定，其中S3樣品的色譜圖見圖3。結(jié)果顯示，S1～S6 樣品均有6 種醛類化合物檢出（見表3），其中的甲醛均未超出國標(biāo)限定值，但S4樣品中乙醛及苯甲醛含量遠(yuǎn)高于其他樣品。同時(shí)采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB18582-2008［5］建議的乙酰丙酮分光光度法對該6種水性涂料樣品中的醛類進(jìn)行測定，結(jié)果為均未檢出。這是因?yàn)榉止夤舛确ǖ臋z出限較高且選擇性較差，無法滿足現(xiàn)有實(shí)際樣品的分析。

表2 6種醛在實(shí)際樣品中的加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 2 Recoveries and RSDs of the six aldehydes spiked in a sample

圖3 S3樣品中醛類衍生物的色譜圖Fig.3 HPLC chromatogram of aldehyde derivatives in the sample S3

3 結(jié)論

本文采用醛與2，4-二硝基苯肼在酸性條件下衍生，建立了采用高效液相色譜對水性涂料中6種醛類化合物同時(shí)檢測的定量分析方法。由分析檢測結(jié)果可知，本方法操作簡單，檢出限低，靈敏度和穩(wěn)定性高，檢測周期短，適合水性涂料中6種醛類化合物的同時(shí)測定，為日后制定涂料中多種醛類化合物的限量標(biāo)準(zhǔn)提供了理論基礎(chǔ)。

表3 實(shí)際樣品中6種醛的含量Table 3 Contents of the six aldehydes in real samples

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