高效液相色譜法測定磷酸三甲苯酯中游離甲酚的含量

王世平，牛靜靜，杜亞珍

（新鄉(xiāng)市瑞豐新材料股份有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

磷酸三甲苯酯是一類重要的潤滑油添加劑[1-2]，具有優(yōu)異的抗磨性、熱安定性和阻燃性，被廣泛應用于冷凍機油、航空潤滑油、齒輪油以及抗磨液壓油中. 磷酸三甲苯酯的工業(yè)生產(chǎn)通常是以混合甲酚和三氯氧磷為主要原料合成[3-7]. 3種磷酸三甲苯酯的同分異構體[8-9]均具有一定的毒性[10-14]，其中由鄰甲酚得到的磷酸三甲苯酯的生理毒性[15]最大，長時間大量接觸會引起外圍及中樞神經(jīng)[16]的功能紊亂，誘發(fā)遲發(fā)性周圍神經(jīng)病[17-18]，嚴重者甚至會導致死亡. 而磷酸三甲苯酯中殘留的甲酚（鄰甲酚、間甲酚和對甲酚）不易降解，污染地下水系統(tǒng)，對水生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重的威脅. 游離甲酚含量高會使磷酸三甲苯酯的顏色加深，酸值增加，同時會降低其熱穩(wěn)定性，而且在后處理過程會產(chǎn)生大量的“三廢”. 因此準確快速測定磷酸三甲苯酯中游離甲酚的含量尤為重要.

目前在對磷酸三甲苯酯的質(zhì)量研究中，主要采用HG/T 2689—2005中規(guī)定的方法[19]測定游離酚的含量. 該方法存在操作步驟繁瑣，耗時較長（平均每個樣品檢測時間至少為60 min以上），且影響結果準確度的因素較多（比如標準溶液濃度的準確性，滴定終點判定）等不足. 高效液相色譜法[20-22]主要測定磷酸酯的含量，但針對樣品中游離酚的測定還未見報道. 本文采用高效液相色譜法測定磷酸三甲苯酯中游離甲酚的含量，樣品直接采用甲醇溶解，C18色譜柱分離甲酚，利用外標法對樣品進行檢測. 高效液相色譜法可以充分發(fā)揮其檢測速度快（十幾分鐘即可完成）、自動化操作、重復性好、分析準確度高等優(yōu)點，為磷酸三甲苯酯的質(zhì)量控制提供更快捷的技術支持.

1 試驗部分

1. 1 儀器和試劑

Agilent公司1 260型高效液相色譜儀（帶紫外檢測器），OpenLab CDS工作站，Agilent自動進樣器，色譜柱：ShimNex CS C18 (250 mm×4.6 mm×5 μm)，十萬分之一電子天平.

甲醇（色譜級，福晨化學試劑有限公司），鄰甲酚（純度98%）、間甲酚（純度99%）、對甲酚（純度98%）標準物質(zhì)均由阿拉丁試劑提供，磷酸三甲苯酯（工業(yè)級，惠華科技有限公司），娃哈哈純凈水，容量瓶，巴氏吸管，移液管，濾膜（0.22 μm）.

1. 2 鄰甲酚、間甲酚、對甲酚標準溶液的配制

分別準確稱取一定質(zhì)量的鄰甲酚、間甲酚、對甲酚標準物質(zhì)，分別置于100 mL容量瓶中，采用甲醇溶解并定容，搖勻，得到鄰甲酚、間甲酚、對甲酚3種標準儲備液，其質(zhì)量濃度分別是0.149、0.142、0.126 mg/mL. 分別吸取3種標準儲備液0.00、5.00、10.00、15.00 mL于25 mL容量瓶中，采用甲醇定容，配制成鄰甲酚、間甲酚以及對甲酚標準系列溶液，使用0.22 μm濾膜過濾，備用.

1. 3 色譜條件

色譜柱為C18色譜柱（250 mm×4.6 mm×5 μm），流動相采用甲醇∶水（體積比為8∶2），流速為1.0 mL/min，紫外檢測器，檢測波長為280 nm，柱溫為35 ℃，采用等度洗脫的方式，外標法定量，進樣量為10 μL.

1. 4 樣品前處理

準確稱取一定質(zhì)量的磷酸三甲苯酯于25 mL容量瓶，采用甲醇溶解并定容，0.22 μm濾膜過濾到色譜瓶中，按1. 3節(jié)色譜條件進行分析.

2 結果與討論

2. 1 最大吸收波長的選擇

采用液相色譜紫外檢測器對鄰甲酚、間甲酚和對甲酚標準溶液進行紫外掃描，掃描范圍200~350 nm，得到紫外掃描譜圖，根據(jù)吸收峰的強度大小來確定鄰甲酚、間甲酚和對甲酚最大吸收波長為280 nm.

2. 2 柱溫的選擇

分別選擇柱溫為30、35、40 ℃時，對磷酸三甲苯酯和甲酚同分異構體分離的影響. 試驗結果表明，柱溫每變化5 ℃時，各組分的保留時間和峰面積幾乎沒有變化，在30~40 ℃范圍內(nèi)，柱溫對各組分的分離沒有顯著影響. 因此選擇柱溫為35 ℃.

2. 3 流動相的選擇

考察了甲醇、甲醇∶水（體積比分別為9∶1、8∶2、7∶3） 4種不同配比的流動相體系. 結果表明，當流動相為甲醇或甲醇∶水（體積比為9∶1）時，目標物游離酚以及磷酸三甲苯酯（包括同分異構體）的分離效果不理想. 當流動相為甲醇∶水（體積比為7∶3）時，雖然磷酸三甲苯酯中各組分能夠分離，但是出峰時間較長，且柱壓相對較高，對柱填料的破壞較大. 選用流動相甲醇∶水（體積比為8∶2）時，結合各組分保留時間、分離效果和柱壓等因素，認為此流動相配比能夠使磷酸三甲苯酯中各組分達到較為理想的分離效果，如圖1所示.

圖1 不同配比的流動相條件下待測試樣的HPLC譜圖（a）流動相為甲醇，（b）流動相為甲醇∶水（體積比為9∶1），（c）流動相為甲醇∶水（體積比為8∶2），（d）流動相為甲醇∶水（體積比為7∶3）Fig. 1 HPLC chromatograms of tested samples under four mobile phases of different ratios

2. 4 目標物游離酚的定性分析

根據(jù)甲酚的結構可知，甲酚包含鄰甲酚、間甲酚以及對甲酚. 測定磷酸三甲苯酯中游離酚含量是指這3種甲酚的混合含量. 因此在最佳色譜條件下分析鄰甲酚、間甲酚、對甲酚，并得到HPLC譜圖，可以定性分析游離酚，結果如圖2所示. 由圖2可知，保留時間為3.61、3.75、4.15 min左右的色譜峰依次是對甲酚、間甲酚和鄰甲酚.

圖2 鄰、間、對甲酚標準溶液HPLC譜圖（a）對甲酚標準溶液，（b）間甲酚標準溶液，（c）鄰甲酚標準溶液（1）對甲酚，（2）間甲酚，（3）鄰甲酚Fig. 2 HPLC chromatograms of o-cresol, m-cresol and pcresol standard solutions

2. 5 線性關系和檢出限

按試驗方法分別對鄰甲酚、間甲酚及對甲酚標準系列溶液進行色譜分析，重復進樣3次，測得相應的峰面積，并求出峰面積的平均值. 通過對鄰甲酚、間甲酚及對甲酚溶液的質(zhì)量濃度（x）和對應峰面積（y）進行擬合，繪制標準曲線，擬合各自的線性回歸方程. 以3倍信噪比計算檢出限， 結果如表1所列. 由表1可見，鄰甲酚、間甲酚和對甲酚在各自的線性范圍內(nèi)均具有良好的線性關系，線性相關系數(shù)R2均大于0.995.

表1 鄰甲酚、間甲酚、對甲酚的線性關系、線性范圍和檢出限Table 1 Linear relationship, linear range and detection limit of o-cresol, m-cresol and p-cresol

2. 6 重復性

取3個不同批次的磷酸三甲苯酯，每個批次的樣品準確稱取2份，按1. 4項對樣品進行前處理，并按照1. 3項的色譜條件進行測定，根據(jù)峰面積外標法計算游離酚質(zhì)量分數(shù). 結果顯示樣品I中的游離酚平均質(zhì)量分數(shù)是0.068 8%，重復性為1.02%. 樣品II中的游離酚平均質(zhì)量分數(shù)是0.180 2%，重復性為2.55%. 樣品III中的游離酚平均質(zhì)量分數(shù)是0.073 6%，重復性為2.17%，結果如表2所列、圖3所示. 由此可知，同一樣品兩次試驗結果重復性在1.02%~2.55%之間，重復性均比較好.

圖3 間甲酚標準溶液、樣品2 HPLC譜圖（a）間甲酚標準溶液，（b）樣品2，（1）間甲酚Fig. 3 HPLC chromatograms of m-cresol standardsolution and sample 2

表2 樣品分析結果Table 2 Results of sample analysis

2. 7 可靠性

通過加標回收率來驗證檢測方法的可靠性. 在不含甲酚的樣品中分別添加一定量的鄰甲酚、間甲酚以及對甲酚標準樣品，采用上述分析條件對樣品進行檢測，分別計算出各自的回收率，結果如表3所列. 由表3可見，樣品的加標回收率均在95.9%~98.9%之間，由此說明方法的準確度比較好.

表3 加標回收率Table 3 Experimental results of spiked recovery

3 結論

本文采用高效液相色譜法測定磷酸三甲苯酯中游離甲酚的峰面積，很好地對游離酚進行了定性分析，并建立了相關的標準曲線. 方法簡便、快捷而且準確，通過色譜加載方法定量分析，可以得出磷酸三甲苯酯中游離酚的質(zhì)量濃度，從而計算出游離酚的含量. 利用此方法能有效地監(jiān)控游離酚含量，對把控產(chǎn)品磷酸三甲苯酯的質(zhì)量提供技術支持.