柱前衍生超高效液相色譜法測定己二胺生產(chǎn)廢水中有機胺

李蘭婷，彭振磊，張育紅，王 川

（中國石化 上海石油化工研究院，上海 201208）

1，6-己二胺（以下簡稱己二胺）為尼龍66鹽的主要原料，但它的生產(chǎn)廢水常含己二胺、順式1，2-環(huán)己二胺、反式1，2-環(huán)己二胺、氫氧化鈉等。其中，胺類物質(zhì)含量（w）可高達10%～15%[1］，為促進有機胺的綜合利用[2-5］，亟需建立己二胺生產(chǎn)廢水中主要有機胺含量的分析方法。

己二胺的分析方法主要有：1）酸堿滴定法[6］，該方法僅適用于堿性物質(zhì)總量的分析；2）直接氣相色譜法[7］，該方法因胺類峰形易拖尾，影響分離，且順、反式1，2-環(huán)己二胺的沸點相近，分離難度大；3）柱前衍生-氣相色譜法[8-9］，該法將己二胺等衍生為酯，再經(jīng)氣相色譜分離檢測，但大量鹽易污染進樣口；4）柱前衍生液相色譜法[10-12］，此方法將己二胺衍與含紫外吸收官能團的衍生試劑反應(yīng)，以便檢測紫外信號用于定量。針對反式1，2-環(huán)己二胺的分析方法主要是分光光度法[13-14］，該方法試劑消耗大，操作繁雜。使用手性液相色譜柱[15-16］或手性拆分[17］可分離分析反式1，2-環(huán)己二胺中對映異構(gòu)體。目前，針對己二胺和順反1，2-環(huán)己二胺同時分離分析的方法還未見報道。

本工作將新型衍生試劑N-（芐氧羰基氧基）琥珀酰亞胺（CBz-OSu）應(yīng)用于己二胺生產(chǎn)廢水分析，建立了主要胺類含量的超高效液相色譜分析方法。該方法準確、快速，適用于己二胺廢水中主要胺類的同時測定，并在二胺類順反異構(gòu)體的分離分析上有較大的應(yīng)用前景。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

UPLC ACQUITY I Class型超高效液相色譜儀：沃特世科技有限公司，色譜柱為Waters BEH C18（2.1 mm×100 mm×1.7 μm）；親水針筒式過濾器：上海安譜實驗科技股份有限公司。

CBz-OSu：98%（w），美國Sigma-Aldrich公司；乙腈（HPLC級）、甲醇（HPLC級）：美國賽默飛世爾科技有限公司；反式1，2-環(huán)己二胺（98%（w））、順式1，2-環(huán)己二胺（97%（w））：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；1，6-己二胺（99%（w））、濃鹽酸（分析純）：上海國藥試劑有限公司。實驗用水為超純水。

1.2 試樣的制備

1.2.1 衍生試劑的配制

稱取2.492 2 g CBz-OSu溶于0.250 L乙腈中，配制40 mmol/L衍生儲備液，并用乙腈按體積稀釋至5，10，15，20 mmol/L，儲備待用。

1.2.2 混合標準溶液的配制

分別稱取適量己二胺、順式和反式1，2-環(huán)己二胺標準試樣溶于500 mL 50%（w）乙腈水溶液中，配制混合標樣儲備液。用水逐級稀釋配制系列標準溶液，己二胺的質(zhì)量濃度分別為1.14，2.28，11.42，22.84，114.20，228.40 mg/L、順式1，2-己二胺的質(zhì)量濃度分別為2.02，4.03，10.07，20.15，100.77，201.54 mg/L、反式1，2-己二胺的質(zhì)量濃度分別為1.94，3.88，9.68，19.36，96.82，193.64 mg/L。分別配制220.10，211.40，200.20 mg/L上述標準試樣溶液，經(jīng)單獨衍生后按峰面積歸一化法計算實際純度和主要雜質(zhì)含量。其中，己二胺中未發(fā)現(xiàn)明顯雜質(zhì)信號，順式1，2-環(huán)己二胺計算純度為98.4%（w），含1.6%（w）反式1，2-環(huán)己二胺；反式1，2-環(huán)己二胺計算純度為98.6%（w），含1.4%（w）順式1，2-環(huán)己二胺。上述標樣儲備液中各物質(zhì)實際濃度已按照計算純度校正。

1.2.3 己二胺生產(chǎn)廢水的預(yù)處理

廢水用親水針筒式過濾器過濾后，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至8～11，各取0.5 mL和2.5 mL試樣（或其他合適體積）分別溶于250 mL水中，用于己二胺和順/反1，2-環(huán)己二胺含量的分析。

1.3 衍生反應(yīng)

取0.500 mL試樣和等體積一定濃度的衍生儲備液混勻，在80 ℃水浴中反應(yīng)20 min后注入液相色譜進行分析。

1.4 色譜條件

改變流動相中甲醇和水的比例，進行等度洗脫，流速為0.4 mL/min，分析時間8 min，色譜柱溫40 ℃，進樣量為1 μL，紫外檢測波長為190～400 nm。

2 結(jié)果與討論

衍生試劑CBz-OSu與胺基（R-NH2）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（圖1），生成有機胺的衍生物具有紫外吸收的官能團，可以實現(xiàn)紫外信號的檢測和定量分析。

圖1 反應(yīng)原理Fig.1 Reaction principle.

2.1 衍生反應(yīng)時間的優(yōu)化

將質(zhì)量濃度為10 mg/L左右有機胺的混合液與等體積衍生儲備液混合，在80 ℃下分別反應(yīng)5，10，15，20，25 min，考察衍生產(chǎn)物峰面積變化，結(jié)果見圖2。由圖2可看出，反應(yīng)15 min后各化合物衍生產(chǎn)物峰面積達到最大。為保證反應(yīng)充分進行，衍生反應(yīng)時間選取20 min。

圖2 各化合物衍生物峰面積隨時間變化曲線Fig.2 Change of peak area of the chemical derivatives over time.

2.2 衍生試劑濃度的優(yōu)化

為保證衍生反應(yīng)完全，分別取220.10 mg/L己二胺、211.40 mg/L順式1，2-環(huán)己二胺和200.20 mg/L反式1，2-環(huán)己二胺溶液，與不同濃度衍生儲備液混合，在80 ℃下反應(yīng)20 min，考察衍生產(chǎn)物峰面積變化，結(jié)果見圖3。從圖3可看出，當(dāng)衍生試劑濃度達15 mmol/L時，各衍生物峰面積達最大。為確保反應(yīng)完全，選擇衍生試劑濃度為20 mmol/L。

圖3 各化合物衍生物峰面積隨衍生試劑濃度變化曲線Fig.3 Change of peak area of the chemical derivatives over concentration of derivative reagent.

2.3 色譜分離條件的優(yōu)化

為優(yōu)化色譜分離條件，選用不同比例甲醇水溶液進行等度洗脫，實驗發(fā)現(xiàn)使用70%（w）和80%（w）甲醇水溶液等高比例有機相為流動相進行洗脫時，各組分保留時間短，分離度差；使用40%（w）和50%（w）甲醇水溶液等低比例有機相為流動相進行洗脫時，各組分保留時間較長，分析效率低，且容易引起峰展寬，降低分離度。因此，選用60%（w）甲醇水溶液為流動相，等度分離條件下，8 min內(nèi)可完成所有化合物的分離，分離效果良好（圖4）。

2.4 檢測波長的選擇

各化合物衍生產(chǎn)物紫外吸收譜圖重疊顯示見圖5。由圖5可見，各衍生物紫外吸收譜圖重合，在206 nm和252 nm處有最大吸收峰，為提高方法靈敏度，選擇206 nm為檢測波長。

圖5 各化合物衍生產(chǎn)物紫外吸收譜圖Fig.5 UV adsorption spectra of the chemical derivatives.

2.5 方法學(xué)考察

2.5.1 標準曲線、線性范圍、R2、定量限和檢出限將標樣配成系列混合標準溶液，經(jīng)衍生反應(yīng)后，在上述最佳實驗條件下，以質(zhì)量濃度為橫坐標，響應(yīng)峰面積為縱坐標，繪制工作曲線，結(jié)果見表1。

表1 各化合物線性回歸方程、線性范圍、R2、定量限和檢出限Table 1 The linear regression equations，linear ranges，R2，limit of quantification(LOQ) and limits of detection(LOD) of the chemicals

從表1可知，各化合物在考察范圍內(nèi)呈良好的線性相關(guān)，R2在0.998 9～0.999 5，方法的檢出限在0.330～0.610 mg/L范圍內(nèi)，定量限在1.10～2.03 mg/L范圍內(nèi)，靈敏度較高。

2.5.2 精密度和加標回收率

取實際試樣衍生液進行色譜分析，平行測定6次，計算方法精密度，再以該試樣為本底，進行加標回收率實驗，計算方法的回收率，結(jié)果見表2。

表2 方法回收率Table 2 Tests of method recoveries

從表2可看出，各化合物測量相對標準偏差均小于2.1%（n=6），回收率在95.1%～105.6%之間，說明該方法的精密度良好，準確可靠。

2.6 實際試樣的分析

取實際己二胺生產(chǎn)廢水試樣，按上述實驗步驟及優(yōu)化條件進行分析，并重復(fù)測定三次，實際試樣的測定結(jié)果見表3。

從表3可看出，試樣中不同組分的測試結(jié)果相近，且各組分濃度的相對標準偏差低于2%，說明了該方法重復(fù)性良好，適用于己二胺生產(chǎn)廢水中己二胺、1，2-環(huán)己二胺順反異構(gòu)體的同時分離分析。

表3 實際試樣測定結(jié)果Table 3 Test results of actual sample

3 結(jié)論

1）建立了己二胺生產(chǎn)廢水中主要有機胺同時分離分析的超高效液相色譜分析方法，選用60%（w）甲醇水溶液為流動相，等度分離條件下，8 min內(nèi)可完成所有化合物的分離，分離效果良好。

2）1，6-己二胺、順式1，2-環(huán)己二胺和反式1，2-環(huán)己二胺含量分別在1.14～228.40，2.02～201.5，2.13～193.64 mg/L范圍內(nèi)與對應(yīng)的峰面積呈良好的線性相關(guān)，R2分別為0.998 9，0.999 1，0.999 5，方法的檢測限在0.33～0.61 mg/L，實際試樣的加標回收率為95.1%～105.6%，相對標準偏差不超過2.1%（n=6）。

3）對實際試樣進行檢測，各組分濃度的相對標準偏差低于2%，表明所建立的方法重復(fù)性良好，適用于己二胺生產(chǎn)廢水中己二胺、1，2-環(huán)己二胺順反異構(gòu)體的同時分離分析，并在其他有機伯胺或伯胺順反異構(gòu)體的分離分析上有較大的應(yīng)用前景。