HPLC法測定水性涂料中的游離甲醛含量

李秀娟，徐源豐，龐承峰，朱引軍，蔡雪娜，王新潮

（1.菏澤學院，山東菏澤 274015；2.三棵樹涂料股份有限公司，福建莆田 351100）

0 引言

近年來，隨著經濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，室內裝飾裝修逐漸成為一種時尚。室內裝飾裝修材料所致的室內空氣污染以及由此引發(fā)的健康問題也越來越引起人們的關注。目前，甲醛已成為室內污染最普遍、最嚴重的污染物之一。甲醛對人體健康的危害主要表現在有刺激、致敏和致突變作用［1-3］。世界衛(wèi)生組織（WHO）和美國環(huán)境保護署（US EPA）均將甲醛列為潛在的危險致癌物和重要的環(huán)境污染物。甲醛污染問題已引起社會的廣泛關注。裝飾裝修所用的水性涂料是室內甲醛污染的重要來源之一，因而研究水性涂料中甲醛含量的測定方法對減少室內污染有重要意義。目前，甲醛含量的測定方法有很多［4-14］，關于高效液相色譜法測定甲醛含量的報道也很多［4-9，11，13］。韓軍等［4］建立了采用超高效液相色譜測定皮革中甲醛含量的方法。彭錦峰等［7］采用高效液相色譜法測定了食用香菇中的甲醛含量。

由于涂料樣品基質的復雜多樣性、干擾成分的影響等因素，國家現有標準［15-17］中的測試方法主要是樣品經蒸餾后采用乙酰丙酮分光光度法進行測定，該法存在樣品前處理耗時費力、操作繁瑣，蒸餾電壓及蒸餾速率對結果影響較大等弊端，且存在選擇性差、靈敏度不高、大批量檢驗效率低等問題。本研究探討了樣品前處理、衍生化反應條件和色譜條件，建立了基于2，4-二硝基苯肼（DNPH）衍生-高效液相色譜法（HPLC）測定水性涂料中游離甲醛含量的檢測方法。該方法具有操作簡便、快速，檢出限低，重復性好，精密度和準確度高等優(yōu)點。

1 試驗部分

1.1 主要儀器與試劑

Agilent 1260高效液相色譜儀，配備紫外檢測器和自動進樣器；Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18色譜柱（4.6 mm×250 mm，粒徑5 μm）；湘儀TG16-WS臺式高速離心機；KQ-250DA臺式數控超聲波清洗器。

甲醛水溶液（分析純，37%）；2，4-二硝基苯肼（DNPH，分析純，≥99.0%）；乙腈（HPLC級）；無水乙酸鈉、冰醋酸、濃硫酸（分析純）；實驗室純化水均為超純水機VE-A純化的超純水。

1.2 液相色譜分離條件

流動相：V（乙腈）∶V（水）=65∶35；流速：1.0 mL/min；柱溫：30 ℃；紫外檢測波長：354 nm；進樣量20 μL。

1.3 試驗方法

1.3.1 1.0 g/L 2，4-二硝基苯肼衍生劑的配制

于100 mL容量瓶中加入DNPH 0.1 g，硫酸2 mL，用甲醇溶解并定容。于4 ℃冰箱中避光保存。

1.3.2 醋酸鹽緩沖液（pH=5）的配制

于100 mL容量瓶中加入6.03 g無水乙酸鈉，2.4 mL冰醋酸，用水溶解并定容。

1.3.3 甲醛標準溶液的制備

甲醛標準溶液（1 mg/mL）的制備：移取2.8 mL質量分數約為37%的甲醛溶液，置于1 000 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度。

甲醛標準溶液的標定，參照GB 18582—2008《室內裝飾裝修材料 內墻涂料中有害物質限量》附錄C。

甲醛標準稀釋液（10 μg/mL）的制備：移取10 mL上述標定過的甲醛標準溶液，置于1 000 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度。

1.3.4 標準工作曲線的繪制

取上述甲醛標準稀釋液，分別配制成濃度為0.113 1 μg/mL、0.226 2 μg/mL、0.508 95 μg/mL、1.017 9 μg/mL、2.035 8 μg/mL、4.071 6 μg/mL、8.143 2 μg/mL的系列標準溶液。分別取5 mL上述溶液至10 mL容量瓶中，加1 mL 2，4-二硝基苯肼衍生劑，加1 mL pH=5的醋酸鹽緩沖液，并用乙腈稀釋定容，密封并搖勻，于室溫下避光放置5 h后進HPLC測試峰面積。

以甲醛溶液的濃度（μg/mL）為橫坐標，相應的峰面積為縱坐標，繪制標準工作曲線。

1.3.5 樣品處理

取攪拌均勻的待測水性涂料樣品5.0 g（精確稱取），置于50 mL的容量瓶中，加水超聲分散均勻，稀釋至刻度。取約8 mL樣品溶液置于10 mL離心管內，以4 000 r/min的離心速率離心20 min。再用移液管移取5 mL上述離心液至10 mL容量瓶中，加1 mL 2，4-二硝基苯肼衍生劑，加1 mL pH=5的醋酸鹽緩沖液，用乙腈稀釋并定容，密封并搖勻，于室溫下避光放置5 h后過濾，濾液進HPLC測試峰面積。由標準工作曲線計算樣品中的游離甲醛含量。

2 結果與討論

2.1 衍生反應溫度的影響

用0.113 1 μg/mL的甲醛標準溶液與超純水做空白，分別取5 mL置于10 mL容量瓶中，加1 mL 2，4-二硝基苯肼衍生劑，加1 mL pH=5的醋酸鹽緩沖液，并用乙腈稀釋定容，密封并搖勻，于60 ℃下避光放置30 min～24 h后進HPLC測試峰面積。結果發(fā)現，60 ℃條件下，隨著時間的延長（本試驗時間做至30 h）空白溶液與樣品溶液中2，4-二硝基苯腙峰面積均明顯增大。隨后，又做了不同溫度（45 ℃、30 ℃、室溫）條件的對比試驗，結果發(fā)現，室溫下空白溶液中2，4-二硝基苯腙峰面積不隨反應時間的延長而增大，說明此條件下空白樣穩(wěn)定，不干擾樣品測定，因此衍生反應溫度定為室溫。

2.2 衍生反應時間的影響

在室溫條件下，選用0.113 1 μg/mL、1.131 μg/mL的甲醛標準溶液，分別取5 mL置于10 mL容量瓶中，加1 mL 2，4-二硝基苯肼衍生劑，加1 mL pH=5的醋酸鹽緩沖液，并用乙腈稀釋定容，密封并搖勻，室溫下依次避光反應0.5 h、1.5 h、3.5 h、4.5 h、5.5 h、6.5 h、8.5 h、9.5 h、22.5 h后，取20 μL進入HPLC測定，結果顯示，反應3.5 h后峰面積最大且基本趨于穩(wěn)定，為保證反應完全，本試驗選擇5 h作為最佳反應時間。

2.3 線性關系、檢出限及精密度

在最佳試驗條件下，按照試驗方法，測定甲醛濃度與2，4-二硝基苯腙色譜峰峰面積的關系曲線，結果如圖1所示。

圖1 甲醛質量濃度（μg/mL）與2，4-二硝基苯腙色譜峰峰面積的關系曲線Figure 1 The relationship curve of formaldehyde concentration（μg/mL）and the chromatographic peak area of 2，4-dinitrobenzene hydrazone

由圖1可見，甲醛質量濃度在0～4.071 6 μg/mL范圍內與色譜峰峰面積呈現良好的線性關系，其線性回歸方程為A=714.36C+25.955，線性相關系數（R2）為1。此方法的檢出限為0.005 μg/mL（S/N=3，n=6），相對標準偏差（RSD）為3.5%（n=6）。

2.4 涂料樣品分析及加標回收

分別取3批水性涂料樣品，攪拌均勻，每批樣品平行做3份，按照上述試驗方法進行試驗，測得樣品中游離甲醛濃度及相對標準偏差（RSD），見表1。

表1 水性涂料樣品中的游離甲醛含量Table 1 Free formaldehyde contents in waterborne coatings

按照試驗方法，使用空白涂料樣品進行回收率測定，分別加入0.226 2 μg/mL、1.017 9 μg/mL、4.071 6 μg/mL的甲醛標準溶液，然后加入衍生試劑與緩沖鹽溶液，待反應后進HPLC檢測，回收率及相對標準偏差（RSD）見表2。由表2可見，該方法的加標回收率為95.0%～103.3%。

表2 甲醛加標回收率Table 2 Determination of the spiked recoveries of formaldehyde

3 結語

采用高效液相色譜儀對水性涂料樣品中的游離甲醛含量進行檢測，該方法簡單、快速、準確，測試樣品平行線及回收率檢測均較好，相對標準偏差較低，適用于水性涂料中游離甲醛含量的檢測。