高效液相色譜法測定紡織品中3種短鏈對特辛基苯酚乙氧基化物

任清慶，保琦蓓，2＊，傅科杰，3，吳 豐，錢 丹

（1.寧波出入境檢驗(yàn)檢疫局 紡織品檢測中心，寧波315100； 2.寧波檢驗(yàn)檢疫科學(xué)技術(shù)研究院，寧波315012；3.浙江理工大學(xué) 材料與紡織學(xué)院，杭州310018）

對特辛基苯酚乙氧基化物是由辛基酚與環(huán)氧乙烷在堿催化劑存在下縮聚而成。在紡織行業(yè)中主要被用作液體洗滌劑、染料色澤改進(jìn)劑或乳化劑。2012年12月17日，在歐盟化學(xué)品管理局（ECHA）官方網(wǎng)站上公布的REACH法規(guī)第八批高度關(guān)注物質(zhì)（SVHC）候選清單中增加了對特辛基苯酚乙氧基 化 物 ［4－（1，1，3，3－tetramethylbutyl）phenol，ethoxylated］，限制了這類物質(zhì)在紡織品與皮革產(chǎn)品中的使用，并要求物品中此類物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0.1%［1］。世界上已有很多國家開始對該類物質(zhì)進(jìn)行了單獨(dú)的研究和監(jiān)控。不同聚合度的對特辛基苯酚乙氧基化物的特性、應(yīng)用范圍及毒性有很大的差別。特別是含有1～3個(gè)乙氧基單元的短鏈對特辛基苯酚乙氧基化物是紡織品及環(huán)境中此類聚合物自然降解而形成的難進(jìn)一步降解的中間產(chǎn)物，其具有比母體更大的生態(tài)毒性［2］。因此，建立能夠同時(shí)分離不同聚合度的對特辛基苯酚乙氧基化物的方法非常必要，特別是該類短鏈對特辛基苯酚乙氧基化物的檢測方法，將為紡織品的生態(tài)安全和我國紡織品順利出口提供強(qiáng)有力的保障。

從國內(nèi)外的研究文獻(xiàn)來看，對此類物質(zhì)的定量分析方法主要有氣相色譜－質(zhì)譜法（GC－MS）、高效液相色譜法（HPLC）、高效液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜法（HPLC－MS／MS）等［3－6］，但由于其具有一定的極性且揮發(fā)性低，采用GC－MS需要進(jìn)行衍生化處理，否則容易出現(xiàn)色譜峰拖尾及靈敏度低等情況。液相色譜法不需進(jìn)行衍生化，目前紡織品檢測實(shí)驗(yàn)室配置較多，但其靈敏度很大程度上取決于所選擇的檢測器。HPLC－MS／MS近年來發(fā)展迅速，可較好地定性定量分析目標(biāo)物，既可以提供較高的靈敏度，又可以最大限度避免假陽性結(jié)果，但由于儀器昂貴，能配備的實(shí)驗(yàn)室較少，應(yīng)用范圍受到一定限制。用于測定非離子表面活性劑及其同系物最為合適的方法是高效液相色譜法，一般能用正相色譜柱進(jìn)行測定［6］。文獻(xiàn)［3］采用GC－MS的方法測定了皮革中的烷基酚類聚乙氧基化表面活性劑。文獻(xiàn)［7］采用正相液相色譜－紫外檢測器與反相液相色譜－質(zhì)譜檢測器測定了紡織品中的烷基酚聚乙氧基化物。文獻(xiàn)［2］又采用反相HPLC測定了廢水及其他環(huán)境樣品中的聚乙氧基化烷基酚的總量。文獻(xiàn)［8］提出應(yīng)用LCMS／MS進(jìn)行測定，通過向流動(dòng)相中加入一種有足夠揮發(fā)性的離子試劑可以達(dá)到很高的靈敏度。文獻(xiàn)［9］采用正相液相色譜－質(zhì)譜法分離了廢水樣品中具有3～10個(gè)乙氧基單元的壬基酚乙氧基化物。文獻(xiàn)［10］在研究4－t－辛基酚的降解動(dòng)力學(xué)時(shí)使用反相高效液相色譜配合紫外檢測器測定了水中的此類物質(zhì)。文獻(xiàn)［11］使用C1柱的反相液相色譜達(dá)到了對日用化學(xué)品中對辛基酚類非離子表面活性劑的快速分離和測定，并對其同系物的分布進(jìn)行了一些研究。

由于反相液相色譜法鑒別類似物質(zhì)技術(shù)已較為成熟，本工作首先嘗試使用反相液相色譜法，但3種物質(zhì)無法區(qū)分開來，因此本工作在優(yōu)化索氏萃取、超聲波萃取與微波萃取3種前處理方法的基礎(chǔ)上，采用正相液相色譜法對紡織品中的對特辛基苯酚單乙氧基化物、對特辛基苯酚二乙氧基化物與對特辛基苯酚三乙氧基化物等3種生態(tài)毒性較大的短鏈對特辛基苯酚乙氧基化物含量的測定方法進(jìn)行了探討。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Waters e2695型高效液相色譜儀，配熒光檢測器（FLD）；KQ 2200E型超聲波發(fā)生器，工作頻率為40kHz；AE 260型分析天平；RV 10型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；Multiwave 3000SOLV型微波萃取儀。

標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：稱取對特辛基酚單乙氧基化物、對特辛基酚二乙氧基化物與對特辛基酚三乙氧基化物的標(biāo)準(zhǔn)品，分別用異丙醇配制成質(zhì)量濃度為1 000mg·L－1的單組分標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。再分別移取各單組分標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液適量，用異丙醇稀釋，配制成混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

對特辛基酚單乙氧基化物標(biāo)準(zhǔn)品（純度不小于98%）；對特辛基酚二乙氧基化物標(biāo)準(zhǔn)品（純度不小于99%）；對特辛基酚三乙氧基化物標(biāo)準(zhǔn)品（純度不小于99%）。

所用甲醇、乙腈、正己烷、異丙醇等有機(jī)試劑均為色譜純，試驗(yàn)用水為一級水。

1.2 儀器工作條件

Dikma platisil silica 硅 膠 柱 （250mm ×4.6mm，5.0μm）；柱溫度35℃；流動(dòng)相 A為正己烷－異丙醇（85＋15）混合液，流動(dòng)相B為異丙醇－水（85＋15）混合液。梯度洗脫程序：0～10min時(shí)，A為100%；10～15min時(shí)，A由100%降為85%；15～20min時(shí)，A由85%降為80%；20～25min時(shí)，A由80%降為70%。熒光檢測器，激發(fā)波長230nm，發(fā)射波長296nm；流量0.5mL·min－1；進(jìn)樣量10μL。

1.3 試驗(yàn)方法

選取試樣，剪碎至5mm×5mm的碎片，混勻。稱取試樣2.00g置于具塞錐形瓶中，加入甲醇50mL于常溫下在超聲波發(fā)生器中萃取40min，將萃取液轉(zhuǎn)入圓底燒瓶中，再用甲醇20mL對錐形瓶中的樣品重復(fù)提取20min，合并兩次萃取液，然后用甲醇10mL洗滌殘?jiān)?，并入萃取液中。在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上于（40±2）℃，濃縮至1～2mL，然后用異丙醇定容至10.0mL。溶液經(jīng)有機(jī)相過濾膜過濾后，作為樣液供正相高效液相色譜檢測。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜柱的選擇

試驗(yàn)選擇了Kromasil氨基液相色譜柱（250mm×4.6mm，5μm），Dikma platisil silica硅膠柱（250mm×4.6mm，5μm），Kromasil氰基液相色譜柱（250mm×4.6mm，5μm）等3種正相色譜柱進(jìn)行目標(biāo)物分離。結(jié)果表明：在氨基液相色譜柱與氰基液相色譜柱中對特辛基酚單乙氧基化物與對特辛基酚二乙氧基化物的出峰效果較差，儀器響應(yīng)較低，且對特辛基酚三乙氧基化物的峰形有嚴(yán)重拖尾現(xiàn)象。因此，試驗(yàn)采用Dikma platisil silica硅膠柱分離。

2.2 流動(dòng)相的選擇

根據(jù)相似相溶原理，利用不同乙氧基（EO）單元的辛基酚聚氧乙烯醚（OPEO）的極性差異進(jìn)行正向柱的試驗(yàn)。起始采用100%正己烷為流動(dòng)相A，但是極性太小導(dǎo)致高效液相色譜儀不能完成前平衡過程，因此加入少量異丙醇增強(qiáng)流動(dòng)相A的極性。選擇水作為流動(dòng)相B，其極性雖然更強(qiáng)，但出峰效果不佳，所以加大流動(dòng)相B中異丙醇的比例而減少了水的配比。流動(dòng)相B中異丙醇可以使短鏈對特辛基苯酚乙氧基化物的保留值降低，縮短分離時(shí)間，卻使疏水性較強(qiáng)的對特辛基酚單乙氧基化物與對特辛基酚二乙氧基化物的分離度降低。當(dāng)異丙醇含量降低，整個(gè)流動(dòng)相的極性減弱時(shí)，雖然各個(gè)主要樣品峰能達(dá)到基線分離，但使疏水性較弱的對特辛基酚三乙氧基化物在分析柱上的保留性加強(qiáng)，導(dǎo)致峰展寬，峰高降低，較難檢測。采用正己烷－異丙醇（85＋15）混合液為流動(dòng)相A，異丙醇－水（85＋15）混合液為流動(dòng)相B，3個(gè)目標(biāo)物基本能夠達(dá)到基線分離。

圖1為3種短鏈對特辛基苯酚乙氧基化物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的正相色譜圖，3種物質(zhì)的保留時(shí)間分別為9.939，12.539，15.134min。

2.3 前處理?xiàng)l件的優(yōu)化

通常用于提取固體樣品中待測成分的方法主要有索氏萃取法、超聲萃取法與微波萃取法。分別采用這3種萃取方法對不同材質(zhì)的市售紡織品中的3種對特辛基酚乙氧基化物進(jìn)行萃取，比較其萃取效果。采用玫紅色機(jī)織棉布、黑色機(jī)織滌綸布、粉紅色機(jī)織羊毛面料等3個(gè)樣品進(jìn)行前處理方法的選擇試驗(yàn)。

圖1 3種短鏈對特辛基苯酚乙氧基化物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖Fig.1 Chromatogram of the mixed standard solution of 3kinds of short chain 4－（1，1，3，3－tetramethylbutyl）phenol，ethoxylated

2.3.1 索氏萃取法

1）萃取時(shí)間

取玫紅色機(jī)織棉布樣品，以甲醇作為萃取溶劑，分別索氏萃取2，3，4，5h后，按試驗(yàn)方法進(jìn)行測定，計(jì)算萃取效率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：萃取時(shí)間在2h后萃取效率基本無變化。因此，試驗(yàn)選擇索氏萃取時(shí)間為2h。

2）萃取溶劑

試驗(yàn)選用二氯甲烷、甲醇、石油醚、三氯甲烷、正己烷等5種溶劑對3個(gè)樣品進(jìn)行索氏萃取。根據(jù)各溶劑的沸點(diǎn)，索氏萃取的溫度比各溶劑的沸點(diǎn)高10℃。萃取效果見圖2。

由圖2可知：對于3種不同材質(zhì)的紡織樣品，甲醇的萃取效果均最佳，其次為二氯甲烷和正己烷。綜合考慮，試驗(yàn)選擇索氏萃取法的條件為：甲醇作為萃取溶劑，在80℃下索氏萃取2h。

2.3.2 超聲萃取法

1）萃取時(shí)間

取黑色機(jī)織滌綸布樣品，以甲醇為萃取劑，以1∶25的固液比分別超聲10，20，30，40，50，60，70min，萃取液轉(zhuǎn)移至燒瓶中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至近干，用異丙醇定容至10.0mL后進(jìn)行液相色譜法分析，結(jié)果見圖3。

2）萃取溫度

取黑色機(jī)織滌綸布樣品，分別在30，40，50，60℃下超聲萃取40min，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至近干后用異丙醇定容后進(jìn)行高效液相色譜法測定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)超聲溫度對萃取效果的影響不大，因此，試驗(yàn)選擇在室溫下進(jìn)行超聲萃取。

3）萃取溶劑

試驗(yàn)選擇甲醇、異丙醇、乙酸乙酯、丙酮、正己烷－丙酮（1＋1）混合液等5種常用溶劑作為萃取溶劑，萃取3個(gè)樣品中的3種目標(biāo)物，萃取結(jié)果見圖4。

圖2 不同溶劑對3種樣品中3種對特辛基乙氧基化物的索氏萃取效果Fig.2 Efficiency of Soxhlet extraction for 3kinds of 4－（1，1，3，3－tetramethyl（butyl）phend，ethoxylated in 3samples with different solvents

圖3 超聲萃取時(shí)間對萃取效果的影響Fig.3 Effect of microwave extraction time on extraction efficiency

圖4 不同溶劑對3個(gè)樣品中3種對特辛基乙氧基化物的超聲萃取效果Fig.4 Efficiency of ultrasonic extraction for 3kinds of 4－（1，1，3，3－tetramethyl（butyl）phenol，ethoxylated in 3samples with different solvents

由圖4可知：對3種不同材質(zhì)的紡織品樣品，甲醇的萃取效果均最佳，其次為異丙醇。

因此，超聲萃取法的條件為：以甲醇作為萃取溶劑，以1∶25的固液比超聲40min后將萃取液轉(zhuǎn)移至燒瓶中，再加入1∶10固液比的萃取劑超聲20min，以萃取樣品中殘留的目標(biāo)物，將兩次超聲萃取的萃取液合并后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至近干，用異丙醇定容至10.0mL后進(jìn)行液相色譜法分析。

2.3.3 微波萃取法

（一）在目前國內(nèi)絕大多數(shù)高校中，專業(yè)教師在教學(xué)過程中，已然形成了一種思維定式，教師強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳授，與學(xué)生缺乏思想和情感的交流，下課后更是難有接觸。另外一方面是絕大多數(shù)高校對目前的這種現(xiàn)狀更是一種“默許”的現(xiàn)狀，如何改變專業(yè)教師的觀念、注入?yún)f(xié)同育人的理念，如何加強(qiáng)高校對專業(yè)教師與思想政治教育工作者協(xié)同育人的重視將會(huì)是本課題研究的重點(diǎn)難點(diǎn)，任何舉措和制度都應(yīng)得到專業(yè)教師的認(rèn)可和接受才能接地氣，才能真正有所改變。

根據(jù)微波萃取理論，影響微波萃取的效率主要取決于萃取溶劑種類、萃取時(shí)間和萃取溫度。采用不同的溶劑萃取時(shí)，其萃取效率相差較大。有研究表明，固定萃取溶劑和溫度時(shí)，微波萃取效率會(huì)隨著萃取時(shí)間的延長而有所提高，但提高幅度不大，可以忽略不計(jì)。一般情況下，萃取時(shí)間在20～30min基本可以滿足萃取要求。在有機(jī)物的萃取過程中，將有機(jī)物從基質(zhì)的活性位脫附是整個(gè)萃取過程的關(guān)鍵，較高的萃取溫度有助于提高溶劑的溶解能力，更好地破壞有機(jī)物和基團(tuán)活性位之間的作用力；同時(shí)，溫度的提高使溶劑的表明張力和黏度下降，保持溶劑和基質(zhì)之間的良好接觸。通常情況下，萃取溫度越高，有機(jī)物內(nèi)部活動(dòng)程度越劇烈，越有利于有機(jī)物的萃取。

試驗(yàn)選用二氯甲烷、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、正己烷－丙酮（1＋1）混合液等5種常見溶劑作為萃取劑，萃取玫紅色機(jī)織棉布樣品中的3種目標(biāo)物質(zhì)，考察其萃取效果。微波萃取時(shí)，萃取管內(nèi)的壓力隨著萃取溶劑和溫度的變化而變化，一般可達(dá)幾個(gè)至十幾個(gè)大氣壓，這時(shí)萃取溶劑的沸點(diǎn)也隨之上升。試驗(yàn)中，采用每種萃取溶劑時(shí)的萃取溫度均設(shè)定為比相應(yīng)溶劑的沸點(diǎn)溫度高20℃，升溫速率均設(shè)為5℃·min－1，溫度保持時(shí)間均為30min。采用不同溶劑的萃取效果見圖5，結(jié)果可知，甲醇的萃取效果均最好，其次為丙酮。

綜合考慮，確定微波萃取法的條件為：以甲醇為萃取溶劑，在80℃下微波萃取30min。

2.3.4 最優(yōu)萃取條件的確定

試驗(yàn)綜合考察了索氏萃取法、超聲萃取法與微波萃取法對3種目標(biāo)物的最優(yōu)提取條件，考慮到實(shí)驗(yàn)室操作的方便性，采用超聲萃取法進(jìn)行樣品的前處理。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限與測定下限

在儀器工作條件下對不同質(zhì)量濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，結(jié)果表明：3個(gè)目標(biāo)物的色譜峰面積y與其質(zhì)量濃度x在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。線性范圍、線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表1。

試驗(yàn)采用在標(biāo)準(zhǔn)布中加標(biāo)進(jìn)行測定以確定方法的檢出限，以3倍信噪比計(jì)算得到方法的檢出限（3S／N），以10倍信噪比計(jì)算得到方法的測定下限（10S／N），結(jié)果見表1。

圖5 不同溶劑對3種對特辛基苯酚乙氧基化物的微波萃取效果Fig.5 Efficiency of microwave extraction of 3kinds of 4－（1，1，3，3－tetramethyl（butyl）phenol，ethoxylated with different solvents

表1 線性參數(shù)、檢出限和測定下限Tab.1 Linearity parameters，detection limits and lower limits of determination

2.5 精密度與回收試驗(yàn)

在玫紅色機(jī)織布樣品中分別添加2.50，5.00，10.00mg·kg－1等3個(gè)水平的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按試驗(yàn)方法各進(jìn)行6次平行測定，計(jì)算加標(biāo)回收率和測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），結(jié)果見表2。

由表2可知：在3個(gè)添加水平下，回收率在94.4%～106%之間，RSD均小于6.0%。

2.6 樣品分析

按照試驗(yàn)方法對實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部送檢的26批樣品進(jìn)行測定，結(jié)果表明：26個(gè)樣品中有2個(gè)陽性樣品，分別是黑色滌綸機(jī)織布檢出含對特辛基酚單乙氧基化物6.7mg·kg－1，粉紅色羊毛針織布檢出含對特辛基酚二乙氧基化物54.2mg·kg－1。圖6為兩個(gè)陽性樣品的色譜圖。

表2 精密度與回收試驗(yàn)結(jié)果（n＝6）Tab.2 Results of tests for precision and recovery（n＝6）

圖6 陽性樣品的色譜圖Fig.6 Chromatograms of positive samples

本工作采用超聲萃取－正相HPLC同時(shí)分離測定了紡織品中對特辛基苯酚單乙氧基化物、對特辛基苯酚二乙氧基化物與對特辛基苯酚三乙氧基化物等3種生態(tài)毒性較大的短鏈對特辛基苯酚乙氧基化物的含量。本方法具有較高的準(zhǔn)確度和精密度，靈敏度高，檢出限低，可對單乙氧基化物、二乙氧基化物與三乙氧基化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于1.1，1.2，1.5mg·kg－1的 樣 品 進(jìn) 行 定 量 分 析，能 滿 足REACH法規(guī)中SVHC清單對該類物質(zhì)的管控要求。

［1］ 歐洲化學(xué)品管理局（ECHA）.化學(xué)品注冊、評估、授權(quán)和限制法規(guī)（REACH法規(guī)）附件17限制物質(zhì)清單［Z］.2012.

［2］ AHEL M，GIGER W，KOCH M.Behaviour of alkylphenol polyethoxylate surfactants in the aquatic environment－I.Occurrence and transformation in sewage treatment［J］.Water Research，1994，28（5）：1143－1152.

［3］ MA H W，CHENG Y.Determination of free and ethoxylated alkylphenols in leather with gas chromatography－mass spectrometry［J］.Journal of Chromatography A，2012，1217（50）：7914－7920.

［4］ VEGA－MORALES T，SOSA－FERRERA Z，SANTANA－RODRIGUEZ J J.Determination of alkylphenol polyethoxylates，bisphenol－A，17α－ethynylestradiol and 17β－estradiol and its metabolites in sewage samples by SPE and LC／MS／MS［J］.Journal of Hazardous Materials，2010，183（1／3）：701－711.

［5］ DATLA V M，BECK K，SHIM E.Reverse phase HPLC analysis of commercial surfactants used as melt additives［J］.Tenside，Surfactants，Detergents，2010，47（3）：142－150.

［6］ VANHOENACKER G，SANDRA P.High temperature liquid chromatography and liquid chromatographymass spectroscopy analysis of octyphenol ethoxylates on different stationary phases［J］.Journal of Chromatography A，2005，1082（2）：193－202.

［7］ WANG C，MA Q，WANG X.Determination of alkylphenol ethoxylates in textiles by normal－phase liquid chromatography and reversed－phase liquid chromatography／electrospray mass spectrometry［J］.Journal of AOAC International，2007，90（5）：1411－1417.

［8］ LOOS R，HANKE G，UMLAUF G，et al.LC－MSMS analysis and occurrence of octyl－and nonylphenol，their ethoxylates and their carboxylates in Belgian and Italian textile industry，waste water treatment plant effluents and surface waters［J］.Chemosphere，2007，66（4）：690－699.

［9］ MART NEZ E，GANS O，WEBER H，et al.Analysis of nonylphenol polyethoxylates with 3to 10ethoxy units in water samples by normal－phase liquid chromatography with electrospray mass spectrometry detection［J］.Fresenius Environmental Bulletin，2005，14（8）：681－689.

［10］ 吳彥霖，余炎，袁海霞，等.185nm紫外光下薄液層中4－t－辛基酚的降解動(dòng)力學(xué)：持久性有機(jī)污染物論壇2010暨第二屆持久性有機(jī)污染物全國學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集［C］.［出版地不詳］：［出版者不詳］，2010：174－175.

［11］ 王振地，默文芬戈斯，姚晨之，等，用C1柱的反相液相色譜對辛基酚聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑快速分離和測定氧乙烯聚合物分布（英）［J］.日用化學(xué)品科學(xué)，1999（6）：9－12.