以對氨基苯酚鹽酸鹽為紫外吸收試劑的反相色譜-間接紫外檢測法分析烷基磺酸鹽

郭 苑， 張小東， 趙 丹, 于 泓*

(1.哈爾濱師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150025；2.黑龍江省齊齊哈爾礦產(chǎn)勘查開發(fā)總院,黑龍江齊齊哈爾 161006)

表面活性劑按極性基團的解離性質(zhì)可分為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑和非離子表面活性劑[1]。目前應(yīng)用比較多的表面活性劑主要有陰離子表面活性劑，約占總量的70%；非離子表面活性劑占總量的20%左右；其他約占10%。烷基磺酸鹽作為一種重要的陰離子表面活性劑，其廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域[2 - 5]。但這類表面活性劑在水體中產(chǎn)生大量泡沫，因而影響水體與空氣中的氧氣交換。除此之外，其在環(huán)境中不能完全自然降解，從而使江河湖泊水的化學(xué)、生物自凈能力下降，影響水質(zhì)[3]。因此，發(fā)展分離分析烷基磺酸鹽的方法十分必要。

氣相色譜法[6]、分光光度法[7 - 9]、離子選擇性電極法[10]和高效液相色譜法[11 - 16]是文獻報道的分離檢測烷基磺酸鹽的主要分析方法。氣相色譜法具有分離效率和靈敏度較高的優(yōu)點，但長鏈烷基磺酸鹽沸點高，用氣相色譜分析時樣品前處理繁瑣且分析時間長；分光光度法設(shè)備操作簡單、靈敏度較高，但因直鏈烷基磺酸鹽無紫外吸收，需與其他物質(zhì)結(jié)合后測定；離子選擇性電極法分析速度快但誤差較大。目前，高效液相色譜法中應(yīng)用最廣泛的是用紫外檢測器的反相色譜法。反相色譜-間接紫外檢測法具有較好的分離效率、選擇性和靈敏度，操作簡單，易于實現(xiàn)對無紫外吸收物質(zhì)的分離檢測，其不足是無法進行梯度洗脫。目前應(yīng)用反相色譜-間接紫外檢測烷基磺酸鹽的文獻報道很少[13]，且背景紫外吸收試劑選用對氨基苯酚鹽酸鹽，同時分離檢測辛烷磺酸鹽、癸烷磺酸鹽和十二烷磺酸鹽的研究未見報道。本文發(fā)展了無紫外吸收的烷基磺酸鹽的反相色譜-間接紫外檢測方法。采用反相C18色譜柱分離，以對氨基苯酚鹽酸鹽溶液-乙腈為流動相分離上述三種目標烷基磺酸鹽。研究了影響烷基磺酸鹽色譜保留行為的因素和規(guī)律，建立了一種簡便、快速的烷基磺酸鹽分析方法，將方法應(yīng)用分離測定84-消毒液中三種目標烷基磺酸鹽，獲得滿意結(jié)果。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

LC-20AT型高效液相色譜儀(日本，島津公司)，配有SPD-20A紫外檢測器、LC-20AT流動相輸液泵、SIL-20A自動進樣器、CTO-20A色譜柱柱溫箱和Labsolutions工作站；Simplicity純水系統(tǒng)(美國，Millipore公司)；0.22 μm過濾膜(上海市新亞凈化器件廠)。

辛烷磺酸鈉(C8H17SO3Na)、癸烷磺酸鈉(C10H21SO3Na)、十二烷基磺酸鈉(C12H25SO3Na)(分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)；對氨基苯酚鹽酸鹽、煙酰胺、鄰苯二甲酸氫鉀、5-磺基水楊酸(分析純，北京百靈威科技有限公司)；甲醇、乙腈(色譜純，天津市大茂化學(xué)試劑廠)。

1.2 標準溶液和流動相溶液的配制

標準儲備溶液用超純水(18.2 MΩ·cm)配制，3種烷基磺酸根離子質(zhì)量濃度均為1.0 g/L，同時稀釋至50.0 mg/L，經(jīng)0.22 μm濾膜過濾后，備用。

流動相所用的紫外吸收試劑溶液用超純水配制。用0.22 μm濾膜過濾實驗中所用的對氨基苯酚鹽酸鹽溶液、超純水和有機溶劑等。

1.3 色譜分析條件

采用Zorbax ODS反相C18色譜柱(250×4.6 mm，5 μm；美國Agilent公司)，以0.7 mmol/L對氨基苯酚鹽酸鹽溶液-乙腈(70∶30,V/V)為流動相，流速1.0 mL/min，色譜柱溫度30 ℃，進樣體積20 μL，紫外檢測波長為210 nm。

2 結(jié)果與討論

2.1 優(yōu)化色譜條件

圖1 用對氨基苯酚鹽酸鹽作背景紫外吸收試劑測定三種烷基磺酸鹽的色譜圖Fig.1 Chromatograms of three alkyl sulfonates obtained by using 4-amiophenol hydrochloride as background ultraviolet absorption reagentConditions:0.7 mmol/L 4-amiophenol hydrochloride-acetonitrile(70∶30,V/V);indirect ultraviolet detection,210 nm;flow rate,1.0 mL/min;column temperature,30 ℃.(a) dodecyl-1-sulfonate solution;(b) decane-1-sulfonate solution;(c) octane-1-sulfonate solution;(d) blank;(e) mixture of three alkyl sulfonates.Peaks:1.octane-1-sulfonate;2.decane-1-sulfonate;3.dodecyl-1-sulfonate.

2.1.1 背景紫外吸收試劑的選擇實驗用對氨基苯酚鹽酸鹽背景紫外吸收試劑和其它三種背景紫外吸收試劑(煙酰胺、5-磺基水楊酸和鄰苯二甲酸氫鉀)分離檢測辛烷磺酸鹽、癸烷磺酸鹽和十二烷基磺酸鹽三種烷基磺酸鹽。結(jié)果表明，采用對氨基苯酚鹽酸鹽作背景紫外吸收試劑，能完全分離檢測三種烷基磺酸鹽(圖1)，而用其他三種背景紫外吸收試劑均未能將三種烷基磺酸鹽分離檢測。因此，實驗選用的紫外吸收試劑為對氨基苯酚鹽酸鹽。由圖1亦可看出，三種目標烷基磺酸鹽均顯示正的色譜峰。這是因為當具有紫外吸收的對氨基苯酚鹽酸鹽做背景紫外吸收試劑時，對氨基苯酚陽離子與烷基磺酸根陰離子形成離子對，并在色譜柱上保留。隨著離子對被洗脫到流動相中進入檢測器，此時流動相中對氨基苯酚鹽酸鹽濃度增大，紫外吸收增強，高于背景吸收，導(dǎo)致形成正的色譜峰。譜圖中出現(xiàn)倒峰的可能原因是，由于進樣后流動相中的一部分對氨基苯酚陽離子與烷基磺酸根陰離子結(jié)合成離子對并保留在固定相，導(dǎo)致流動相中對氨基苯酚鹽酸鹽濃度減小，紫外吸收減弱，低于背景吸收，出現(xiàn)倒峰。

2.1.2 對氨基苯酚鹽酸鹽濃度對離子保留的影響對氨基苯酚鹽酸鹽濃度對分離測定三種目標烷基磺酸鹽的影響如表1所示。由表1可見，隨著對氨基苯酚鹽酸鹽濃度的增大，三種目標烷基磺酸鹽保留時間均增長且檢出限增加幅度較大。濃度為0.3、0.5 mmol/L時，因辛烷磺酸鹽與癸烷磺酸鹽的保留時間接近導(dǎo)致未能完全分離；而濃度為1.0 mmol/L時，三種目標烷基磺酸鹽的檢出限過高，不利于檢測。綜上所述，選定紫外吸收試劑的最佳濃度為0.7 mmol/L。

表1 對氨基苯酚鹽酸鹽濃度與烷基磺酸鹽的保留時間和檢出限之間的關(guān)系

2.1.3 檢測波長的選擇對氨基苯酚鹽酸鹽的最大吸收波長為240 nm，實驗在流動相為0.7 mmol/L 對氨基苯酚鹽酸鹽溶液-乙腈(70∶30，V/V)的條件下，分別考察了200、210、220、240 nm波長下對測定的影響。發(fā)現(xiàn)分析物在波長210 nm處檢出限較低，因此實驗選擇檢測波長為210 nm。

2.1.4 有機溶劑對烷基磺酸鹽保留的影響液相色譜中常用的流動相中的有機溶劑一般為甲醇、乙腈。分別試驗了以0.7 mmol/L對氨基苯酚鹽酸鹽溶液-甲醇(70∶30，V/V)和0.7 mmol/L對氨基苯酚鹽酸鹽溶液-乙腈(70∶30，V/V)為流動相分離測定三種目標烷基磺酸鹽，結(jié)果見圖2。結(jié)果表明流動相中有機溶劑用乙腈分離的效果明顯好于甲醇。因此選擇乙腈為流動相的有機組分。考察不同乙腈濃度(體積分數(shù)分別為25%、30%、35%、40%)下，三種目標烷基磺酸鹽分離測定的效果，見圖3。隨著流動相中乙腈濃度的增加，三種目標烷基磺酸鹽的保留時間均有所縮短。當乙腈體積分數(shù)為25%時，僅有十二烷基磺酸鹽有色譜峰；而乙腈體積分數(shù)為30%時，三種目標烷基磺酸鹽均有色譜峰，且分離效果較好；當乙腈體積分數(shù)為35%時，三種目標烷基磺酸鹽均有色譜峰，但辛烷磺酸鹽與癸烷磺酸鹽沒有完全分離；當乙腈體積分數(shù)達到40%時，三種目標烷基磺酸鹽的色譜峰出現(xiàn)重疊，無法分離。因此選擇乙腈體積分數(shù)為30%。

圖2 用含有乙腈(a)和甲醇(b)的流動相測得的色譜圖Fig.2 Chromatograms obtained with mobile phases containing acetonitrile(a) and methanol(b)Mobile phase:(a) 0.7 mmol/L 4-amiophenol hydrochloride-acetonitrile(70∶30,V/V);(b) 0.7 mmol/L 4-amiophenol hydrochloride-methanol(70∶30,V/V).Other conditions are same as in Fig.1.

圖3 用含有不同濃度乙腈的流動相測得的色譜圖Fig.3 Chromatograms obtained with mobile phases containing acetonitrile with different contentsAcetonitrile content(V/V):(a) 25%;(b) 30%;(c) 35%;(d) 40%.Other conditions are same as in Fig.1.

2.1.5 流速的選擇以0.7 mmol/L對氨基苯酚鹽酸鹽溶液-乙腈(70∶30，V/V)為流動相，考察流速為0.8、1.0、1.2 mL/min時三種目標烷基磺酸鹽保留行為。色譜柱最大承受壓力為20 MPa，當流動相流速為1.2 mL/min時，柱壓將達到此壓力，色譜柱容易受損。而當流速為1.0 mL/min時，柱壓適當且分離效果較好。因此，確定1.0 mL/min為本實驗選擇的流速。

2.1.6 色譜柱溫度的選擇以0.7 mmol/L對氨基苯酚鹽酸鹽溶液-乙腈(70∶30,V/V)為流動相，流速為1.0 mL/min，考察色譜柱溫度在20、25、30、35 ℃時，對分離效果的影響。結(jié)果表明，三種目標烷基磺酸鹽的保留時間隨溫度的升高均有所縮短，但總體來說縮短不大，且溫度在30 ℃時檢出限最低。因此實驗選取接近室溫的30 ℃為適宜溫度。

2.2 定量分析參數(shù)

本文選擇的色譜條件見1.3部分。在此條件下，檢測了三種分析物標樣,得到相關(guān)數(shù)據(jù)。經(jīng)過對實驗數(shù)據(jù)的處理，建立本實驗的線性回歸方程(峰面積與不同烷基磺酸鹽離子的質(zhì)量濃度之間的線性關(guān)系)。以3倍信噪比(S/N=3)計算檢出限。以50 mg/L辛烷磺酸鹽、癸烷磺酸鹽和十二烷基磺酸鹽混合標準溶液平行測定6次，求得峰面積的相對標準偏差(RSD)。檢出限、線性關(guān)系和重現(xiàn)性數(shù)據(jù)見表2。表2結(jié)果說明，方法的重現(xiàn)性、線性等均能滿足定量分析要求。

表2 線性回歸方程、檢出限、相對標準偏差(RSDs)

圖4 84-消毒液樣品的色譜圖Fig.4 Chromatogram of 84-disinfectant sampleConditions and peak marks are same as in Fig.1.

y=peakarea;x=concentration,mg/L.

2.3 樣品分析

將本方法用于測定84-消毒液樣品中的烷基磺酸鹽。樣品經(jīng)稀釋，再用0.22 μm濾膜過濾后，按1.3部分色譜條件進行色譜分離檢測，其色譜圖及樣品分析和加標回收率數(shù)據(jù)分別見圖4和表3。表中數(shù)據(jù)為平行測定5次結(jié)果的平均值，其RSD小于2.0%。

表3 84-消毒液中烷基磺酸鹽的分析結(jié)果和回收率(n=5)

*ND:nodetected.

3 結(jié)論

發(fā)展了反相色譜分離和間接紫外檢測辛烷磺酸鹽、癸烷磺酸鹽和十二烷基磺酸鹽的分析方法。用C18反相色譜柱，以對氨基苯酚鹽酸鹽為背景紫外吸收試劑和淋洗劑，乙腈為流動相有機溶劑，實現(xiàn)了上述三種目標烷基磺酸鹽的分離分析。本方法滿足定量分析要求且可達到簡便、快速的檢測目的。