液相色譜分析用萘純度的驗證

陳 揚，王以堃，陳 敏

（江蘇省計量科學(xué)研究院，江蘇南京 210023）

概述

液相色譜儀作為一種常見的分析儀器，廣泛應(yīng)用于食品醫(yī)藥、環(huán)境化學(xué)、石油化工等行業(yè)相關(guān)產(chǎn)品的分析。液相色譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，臺件的保有量巨大，因此液相色譜儀的量值溯源顯得至關(guān)重要[1]。日常檢測過程中，針對液相色譜儀熒光檢測器的線性檢測，檢測人員需要使用1×10-5g/mL～1×10-4g/mL 萘- 甲醇溶液作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，由于溶液配制量值點多，一般使用純品稀釋方式進行線性標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備[2]，在制備過程中，為了保證線性溶液量值的準(zhǔn)確可靠，需要對購買的萘純品的純度進行驗證[3]。

本項研究采用質(zhì)量平衡法對萘的純度進行定量驗證，質(zhì)量平衡法的原理是分別測定純品W水分、W無機元素、W溶劑殘留，使其與主體有機物的含量之和為100%的純度定值方法[4]。主成分含量采用液相色譜法（DAD 檢測器）測定[5]，以面積歸一化法結(jié)果表示；采用微量水分測定儀測定萘純物質(zhì)中的水分含量；采用ICP-MS 分析測定無機元素，頂空氣相色譜法測定了溶劑殘留。經(jīng)質(zhì)量平衡法計算，原料萘核驗純度為99.60%，萘純品原料證書中給定純度值為99.63%，U=0.37%，本次采用質(zhì)量平衡法核驗萘的純度值在純度的不確定度范圍之內(nèi)，純度核驗合格。因此萘純品原料純度值和擴展不確定度可采用Dr 證書中量值。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

液相色譜儀（安捷倫，1200）；

氣相色譜- 質(zhì)譜儀（安捷倫，5795C）；

萘標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：純品型，純度為99.63%，擴展不確定度為0.37%。德國Dr. Ehrenstorfer 公司生產(chǎn)。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 氣相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用法分析條件

進樣口溫度：250 ℃；離子源：EI 源；載氣：He；恒流模式：1 ml/min；

柱溫：50 ℃保持5 min，升溫速率10 ℃/min 至180 ℃，保持2 min；

進樣量：1 μL；分流比：10:1；掃描模式：Scan 全掃描；掃描范圍（50～800）u；

離子源溫度：230 ℃；四級桿溫度150 ℃；溶劑延遲：4.0 min；

色譜柱：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 um）。

1.2.2 液相色譜法分析條件為

波長：254 nm；柱溫25 ℃；流動相：甲醇- 水，70% -30% ； 流速：0.8 mL/min； 色譜柱：Eclipse XDB-C18（5 μm,4.6 mm×150 mm）；進樣量：10 μL。

2 結(jié)果與討論

2.1 定性分析

使用氣相色譜- 質(zhì)譜法對0.1 mg/mL 甲醇中萘溶液進行分析，分析結(jié)果見圖1 和圖2，與NIST 的譜庫比較，匹配率達到了97.4%, 檢索到萘的結(jié)構(gòu)式。因此結(jié)果表明所購置原料定性結(jié)果為萘。使用紅外分析法對純品圖譜和萘的標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖相比，主要特征峰一致，進一步表明樣品為萘。

圖1 氣質(zhì)譜圖檢索結(jié)果

圖2 紅外譜圖比對

2.2 定量分析

2.2.1 有機成分分析

用HPLC-DAD 法對樣品中的有機成分進行分析。具體的方法研究過程為：根據(jù)DAD 檢測器全波段掃描可知，萘及其雜質(zhì)的吸收主要集中在兩個范圍內(nèi)，分別為210 nm～230 nm 和246 nm～290 nm，提取具有代表性的波長，所得圖譜萘和雜質(zhì)的比例均相似。

圖3 甲醇中萘紫外光譜圖

文獻表明C18 色譜柱對萘的分析效果良好的色譜柱，確定色譜柱后，配制高濃度甲醇中萘溶液（1 mg/mL），對以下條件進行優(yōu)化。

流動相優(yōu)化：選擇不同比例的甲醇和純水作為流動相，實驗譜圖表明，當(dāng)甲醇和純水的比例為80：20時，雜質(zhì)與主成分分離效果不好，當(dāng)甲醇和純水的比例為60：40 時，主成分出峰時間超過15 min，當(dāng)甲醇和純水的比例為70：30 時，主成分和干擾雜質(zhì)能良好分離，各色譜峰峰形較好，且保留時間合適。

圖4 流動相為70%甲醇- 水色譜圖

原料的純度值采用液相色譜面積歸一化法得出。檢測波長的選擇應(yīng)考慮讓樣品中的所有可檢出的組分均有響應(yīng)，且主成分及主要雜質(zhì)在此檢測波長下均有最大或較大響應(yīng)。采用二極管陣列（DAD）檢測器在190 nm～400 nm 范圍內(nèi)優(yōu)化檢測波長。在檢測波長不大于220 nm 時，基線噪聲及甲醇溶劑吸收對結(jié)果干擾極大，且峰形較差，不宜作為定量分析條件；檢測波長大于220 nm 時，響應(yīng)峰個數(shù)隨著波長的增大呈現(xiàn)出現(xiàn)增多后減小的趨勢，在254 nm 處峰個數(shù)最多，即此波長下主峰和雜質(zhì)峰均能有較好的響應(yīng)，適合作為萘純度分析的條件，結(jié)合液相色譜儀檢定規(guī)程中推薦的條件推斷，選擇254 nm 作為純度分析的檢測波長。在此波長下，主要雜質(zhì)成分（面積歸一化＞0.1%的雜質(zhì)峰）出峰時間為5.806 min（見圖5～6，表1）。

表1 不同檢測波長下萘- 甲醇溶液的分析結(jié)果總結(jié)

圖5 主成分光譜分析情況

圖6 主要雜質(zhì)（保留時間5.806 min）光譜分析情況

配制濃度約為1 mg/mL 甲醇中萘溶液直接HPLC-DAD 進行分析，并于相同條件下純甲醇譜圖比較。在一次檢測結(jié)果中，萘峰面積為15 407 mAu·s，雜質(zhì)峰面積為47.5 mAu·s，采用峰面積歸一化法來計算純度，有機組分中萘的百分比為99.693%，將萘純度平行分析測定7 次，測定結(jié)果見表2。

表2 萘標(biāo)準(zhǔn)品的純度

2.2.2 水分分析

依據(jù)GB606-2003《化學(xué)試劑水分測定通用方法卡爾費休法》，用卡爾費休庫侖滴定法測純品中水分含量。測定水分結(jié)果為0.0287%。

2.2.3 無機元素分析

采用PE 公司NexION 1000G 的ICP-MS 對無機元素進行分析測定，總共測定了40 種元素含量，無機元素總和為5 001 μg/kg。

2.2.4 溶劑殘留

運用氣相色譜測試了萘中揮發(fā)性組分，結(jié)果顯示萘樣品中未見雜質(zhì)峰出現(xiàn)。通過檢索文獻中萘提純工藝、精制萘國家標(biāo)準(zhǔn)等資料，也未發(fā)現(xiàn)萘中溶劑殘留，因此在純度核驗中溶劑殘留的影響忽略不記。

2.3 結(jié)果計算

原料萘的純度采用質(zhì)量平衡法進行驗證，分別測定純品W水分、W無機元素、W溶劑殘留，使其與主體有機物的含量之和為100%的純度定值方法，計算公式如下

P純度=[100%-W水分-W無機元素- W溶劑殘留] ×P面積歸一化%。

主成分含量采用液相色譜法（DAD 檢測器）測定，以面積歸一化法結(jié)果表示；采用微量水分測定儀測定萘純物質(zhì)中的水分含量；采用ICP-MS 分析測定無機元素。萘主成分純度99.631%，水分含量W水分為0.0287%，無機元素含量W元素為0.00050%，溶劑殘留的含量忽略不計，代入公式中計算萘最終核驗純度。

P純度=[100%-W水分-W無機元素-W溶劑殘留]×P面積歸一化%。

P=（1-0.0287%-0.00050%）×99.631%=99.60%

經(jīng)計算，原料萘核驗純度為99.60%，萘純品原料證書中給定純度值為99.63%，U=0.37%，本次采用質(zhì)量平衡法核驗萘的純度值在純度的不確定度范圍之內(nèi)，純度核驗合格。因此萘純品原料純度值和擴展不確定度可采用Dr 證書中量值。

3 結(jié)論

本項研究建立了定性和定量兩套方法，對純品萘原料進行分析。其中采用氣相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用法和紅外光譜儀兩種方法，對萘主成分進行定性分析。采用質(zhì)量平衡法對萘的純度進行定量驗證，主成分含量采用液相色譜法（DAD 檢測器）測定，以面積歸一化法結(jié)果表示；采f 用微量水分測定儀測定萘純物質(zhì)中的水分含量；采用ICP-MS 分析測定無機元素，頂空氣相色譜法測定了溶劑殘留。經(jīng)質(zhì)量平衡法計算，原料萘核驗純度為99.60%，萘純品原料證書中給定純度值為99.63%，U=0.37%，本次采用質(zhì)量平衡法核驗萘的純度值在純度的不確定度范圍之內(nèi)，純度核驗合格。因此萘純品原料純度值和擴展不確定度可采用Dr 證書中量值。通過本項研究，能夠確保液相色譜儀線性溶液配制過程中的準(zhǔn)確可靠。