天然膠乳中尿素的快速檢測方法

楊映華，刀建華，鄭向前，魏用林，李保衛(wèi)

（西雙版納州質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測中心，云南 景洪 666100）

目前天然膠乳收購多以干膠含量作為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和交易議價指標(biāo)。近年來一些產(chǎn)膠區(qū)出現(xiàn)了膠乳摻雜現(xiàn)象，通過摻入尿素、蔗糖、淀粉、膩?zhàn)臃酆突鄣任镔|(zhì)，提高干膠含量測定值，從中謀取暴利。以摻雜膠乳為原料加工而得的天然橡膠可能出現(xiàn)夾生、發(fā)粘、雜質(zhì)和灰分含量高、塑性值和塑性保持率偏低、機(jī)械強(qiáng)度差以及加工難度大等現(xiàn)象，給生產(chǎn)企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至影響下游橡膠制品的生產(chǎn)質(zhì)量。

尿素又稱碳酰胺，是一種簡單的有機(jī)小分子化合物。尿素可作為保存劑添加至膠乳中[1]，質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常低于0.02。尿素因價格便宜、溶解度大，摻入后膠乳性狀穩(wěn)定，短時間內(nèi)不發(fā)生凝固、沉降、變色等現(xiàn)象，是最常見的膠乳摻雜物質(zhì)之一，危害性較大。因此，建立鮮膠乳或氨保存膠乳中摻入尿素的快速檢測方法，對于在膠乳收購環(huán)節(jié)有效識別摻雜膠乳具有重要意義。

尿素的快速檢測多采用可見分光光度法，基于顯色劑與尿素反應(yīng)生成有色化合物，根據(jù)顏色深淺進(jìn)行尿素的檢測。采用較多的有丁二酮肟或二乙酰一肟顯色法[2]、亞硝酸鹽-格里斯試劑顯色法[3-5]和對二甲氨基苯甲醛（PDAB）顯色法[6-8]等。丁二酮肟或二乙酰一肟顯色法需在強(qiáng)酸條件下沸水浴加熱，操作繁瑣、耗時較長，難以滿足膠乳快速檢測的需要。本工作對亞硝酸鹽-格里斯試劑顯色法和PDAB顯色法的影響因素進(jìn)行探討，優(yōu)選操作條件，建立簡便、靈敏的膠乳中尿素的快速檢測方法。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料及試劑

鮮膠乳及測試樣品由橡膠加工企業(yè)提供；尿素為優(yōu)級純，PDAB、亞硝酸鈉、對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、濃鹽酸和無水乙醇均為分析純，市售；試驗(yàn)用水為去離子水。

PDAB顯色劑：稱取4.0 g PDAB溶于50 mL無水乙醇和40 mL鹽酸混合溶液中，用去離子水定容至100 mL。

質(zhì)量濃度為0.05 g L-1的亞硝酸鈉-鹽酸溶液：準(zhǔn)確稱取50 mg亞硝酸鈉，用鹽酸溶液（鹽酸/水體積比為1∶4，下同）溶解并定容至100 mL，吸取10 mL用鹽酸溶液稀釋10倍，使用時臨時配制。

格里斯試劑：A液（質(zhì)量濃度為4 g L-1的對氨基苯磺酸溶液），準(zhǔn)確稱取對氨基苯磺酸400 mg，用鹽酸溶液溶解并定容至100 mL；B液（質(zhì)量濃度為2 g L-1的鹽酸萘乙二胺溶液），準(zhǔn)確稱取鹽酸萘乙二胺200 mg，用去離子水溶解并定容至100 mL。溶液均保存于棕色滴瓶中。

1.2 原理

1.2.1 PDAB顯色法

酸性條件下，PDAB與尿素反應(yīng)生成黃色物質(zhì)對二甲氨基苯甲醛脲。以空白膠乳為參照，根據(jù)顏色變化可定性檢測膠乳中是否摻入尿素。在一定濃度范圍內(nèi)，隨尿素含量的增大，顏色隨之變深，根據(jù)顏色的深淺可半定量檢測摻入尿素的含量。

1.2.2 亞硝酸鹽-格里斯試劑顯色法

尿素與亞硝酸鹽在酸性條件下能發(fā)生反應(yīng)生成氮?dú)夂投趸?，而格里斯試劑能與亞硝酸鹽發(fā)生偶氮反應(yīng)，形成紫紅色偶氮染料。以空白膠乳為參照，摻入尿素的膠乳由于亞硝酸鹽的消耗而不會顯色，空白膠乳則顯紫紅色。

1.3 測定方法

1.3.1 PDAB顯色法

取待檢測膠乳樣品和空白膠乳各2 mL于試管中，分別加入PDAB顯色劑1 mL，充分振搖，觀察乳清層的顯色情況。

1.3.2 亞硝酸鹽-格里斯試劑顯色法

取待檢測膠乳樣品和空白膠乳各2 mL于試管中，分別加入質(zhì)量濃度為0.05 g L-1的亞硝酸鈉-鹽酸溶液1 mL，振搖10 min后加入格里斯試劑A液2滴，搖勻后加入格里斯試劑B液5滴，觀察乳清層的顯色情況。

2 結(jié)果與討論

2.1 PDAB顯色法條件確定

2.1.1 顯色劑中PDAB的質(zhì)量濃度

以尿素質(zhì)量濃度為1和10 g L-1的膠乳和空白膠乳為試驗(yàn)對象，考察顯色劑中PDAB質(zhì)量濃度對顯色結(jié)果的影響，控制顯色劑中鹽酸濃度為6 mol L-1，選擇不同PDAB質(zhì)量濃度的顯色劑進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表1。

表1 不同PDAB質(zhì)量濃度顯色劑乳清層顯色情況

加入顯色劑后，含尿素膠乳乳清層發(fā)生顯色，隨著顯色劑中PDAB含量的增大，顏色呈逐漸加深趨勢。由于PDAB顯色劑本身為淺黃色，隨著PDAB含量的增大顯色劑本底顏色亦加深。PDAB質(zhì)量濃度為30 g L-1時，含尿素膠乳與空白膠乳顏色差別明顯，因此本試驗(yàn)確定顯色劑中PDAB的質(zhì)量濃度為30 g L-1。

2.1.2 顯色劑中鹽酸濃度

酸性條件有利于PDAB與尿素反應(yīng)，控制顯色劑中PDAB質(zhì)量濃度為30 g L-1，以尿素質(zhì)量濃度為1和10 g L-1的膠乳和空白膠乳為試驗(yàn)對象，考察顯色劑中鹽酸濃度對顯色結(jié)果的影響，結(jié)果見表2。

表2 不同鹽酸濃度PDAB顯色劑乳清層顯色情況

加入顯色劑后，含尿素膠乳均迅速變色。由于膠乳保存過程中可能加入一定量的氨，消耗顯色劑中的鹽酸，使乳清酸度較低，因此本試驗(yàn)選擇較大的鹽酸用量，確定顯色劑中鹽酸濃度為4.8 mol L-1。

2.1.3 膠乳中氨含量

膠乳采收后為防止自然凝固，通常需加氨保鮮。以氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0，0.001，0.002，0.005，0.008和0.01的空白膠乳和摻尿素膠乳（尿素質(zhì)量濃度為1和10 g L-1）為試驗(yàn)對象，考察膠乳中氨含量對顯色的影響。結(jié)果表明，氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～0.01時摻尿素膠乳正常顯色。

2.1.4 檢測下限

考察摻入尿素膠乳在尿素質(zhì)量濃度為0.05，0.10，0.25，0.40，0.50，0.75和1.0 g L-1的顯色情況。結(jié)果表明，隨尿素含量增大，顯色呈漸深趨勢，與空白膠乳對照，膠乳中尿素質(zhì)量濃度達(dá)到0.25 g L-1顯色明顯易辨。

2.2 亞硝酸鹽-格里斯試劑顯色法條件確定

2.2.1 酸用量

酸性條件有利于亞硝酸鈉與尿素快速反應(yīng)，也利于格里斯試劑與殘留亞硝酸鹽的顯色反應(yīng)。使用鹽酸調(diào)節(jié)酸度，為簡化操作步驟，將鹽酸與亞硝酸鈉配制在一起同時加入。以摻尿素膠乳（尿素質(zhì)量濃度為5 g L-1）和空白膠乳為試驗(yàn)對象，固定亞硝酸鈉質(zhì)量濃度為2 g L-1，反應(yīng)時間為10 min，考察以不同濃度鹽酸為介質(zhì)的顯色情況，結(jié)果見表3。

表3 不同鹽酸濃度亞硝酸鹽-格里斯試劑顯色劑乳清顯色情況

從表3可以看出，鹽酸/水體積比為1∶9時，尿素與亞硝酸鈉即可反應(yīng)完全，考慮到膠乳保存過程中可能加入氨，會消耗一定量鹽酸，因此本試驗(yàn)選擇鹽酸/水體積比為1∶4的鹽酸溶液為酸度調(diào)節(jié)劑。

2.2.2 亞硝酸鈉用量

試驗(yàn)時樣品中的尿素先與亞硝酸鹽反應(yīng)，如反應(yīng)完全，亞硝酸鹽被完全消耗，滴加格里斯試劑后樣品不顯色；如樣品中尿素含量過低，加入的亞硝酸鹽未被完全消耗，可與格里斯試劑發(fā)生顯色反應(yīng)，使乳清層顯紫紅色。因此亞硝酸鹽加入量決定了方法檢測下限和靈敏度。在2 mL空白膠乳中加入質(zhì)量濃度為0.05，0.1，0.2，0.4，1.0，1.6和2.0 g L-1的亞硝酸鈉溶液（介質(zhì)為鹽酸/水體積比為1∶4的鹽酸溶液）1 mL，空白膠乳乳清層均顯紫紅色，表明亞硝酸鈉質(zhì)量濃度為0.05 g L-1即可明顯顯色，因此確定此濃度為亞硝酸鈉-鹽酸溶液的使用濃度。

2.2.3 反應(yīng)時間

在2 mL摻尿素膠乳（尿素質(zhì)量濃度為1和5 g L-1）中加入質(zhì)量濃度為0.05 g L-1的亞硝酸鈉-鹽酸溶液1 mL，搖勻，放置若干分鐘后滴加格里斯試劑，現(xiàn)象見表4。通過對反應(yīng)時間的考察，選擇反應(yīng)時間為10 min。

表4 反應(yīng)時間對乳清層顯色的影響

2.2.4 膠乳中氨含量

以 氨 質(zhì) 量 分 數(shù) 為0，0.001，0.002，0.005，0.008和0.01的空白膠乳和摻尿素膠乳（尿素質(zhì)量濃度為1和5 g L-1）為試驗(yàn)對象，考察膠乳中氨含量對顯色的影響。結(jié)果表明，空白膠乳組均顯紫紅色，摻尿素膠乳均未顯色，說明氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～0.01對本方法無干擾。

2.2.5 檢測下限

本方法的檢測下限取決于亞硝酸鹽加入量，當(dāng)硝酸鈉質(zhì)量濃度為0.05 g L-1時，方法檢測下限為1 g L-1。

2.3 方法實(shí)用性試驗(yàn)

2.3.1 錯檢率及漏檢率

分別以上述兩種方法測試空白膠乳樣品和尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.005～0.15的膠乳樣品。結(jié)果顯示：30個空白膠乳樣品均未檢出尿素，無錯檢；30個添加尿素膠乳樣品均檢出尿素，該濃度水平的尿素?zé)o漏檢。

2.3.2 樣品檢測

取樣品77個分別用兩種方法測試，樣品均來自西雙版納和紅河地區(qū)，包括鮮膠乳樣品（氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.001 5）46個、濃縮天然膠乳樣品7個、凝固過程產(chǎn)生的乳清樣品24個。其中19個樣品檢出尿素，兩種方法測試結(jié)果一致。

3 結(jié)論

通過對顯色條件的考察，確定了定性檢測膠乳中摻入尿素的最佳條件。PDAB顯色法：顯色劑中PDAB質(zhì)量濃度 30 g L-1，鹽酸濃度 4.8 mol L-1，方法檢測下限 0.25 g L-1；亞硝酸鹽-格里斯試劑顯色法：亞硝酸鹽溶液質(zhì)量濃度0.05 g L-1，介質(zhì) 鹽酸/水體積比為1∶4的鹽酸溶液，反應(yīng)時間 10 min，方法檢測下限 1 g L-1。

這兩種方法具有靈敏度高、檢測下限低、速度快和操作簡便等特點(diǎn)，可應(yīng)用于膠乳驗(yàn)收及加工過程中摻入尿素的快速檢測和實(shí)時監(jiān)控。