紡織品中醛類化合物的高效液相色譜法測定

唐川江，聶錦梅，崔成民，王振華

(1.北京服裝學院材料科學與工程學院，北京 100029;2.北京市服裝安全檢測與評價重點實驗室，北京 100029)

醛類化合物對人體健康有很大的危害，研究表明甲醛、乙醛、丙烯醛等醛類化合物具有遺傳毒性［1］。目前，甲醛已經被確定為致癌物，在環境、食品、工業產品中均有明確的限量規定［2］。乙醛也是一種可能的致癌物質［3］，其毒性主要是影響胚胎的發育。目前，國內外主要對紡織品中甲醛的含量作出了嚴格的控制和限定，但是其他醛類沒有明確的限定。

醛類化合物分析的前處理技術有國標采用的水萃取法、蒸汽吸收法，也有新型固相萃取法［4］、固相微萃取法［5］、液液微萃取法［6］、微乳液萃取法［7］等。檢測方法有分光光度法［8－9］、流動注射法［10］、氣質聯用法［11］、高效液相色譜法［12－13］、液質聯用法［14］、熒光法［15－16］、催化動力學法［17］、化學發光法［18］、電化學法［19］等。由于醛類化合物廣泛應用于紡織品中助劑的生產中，于是紡織品中也會殘留部分醛類化合物。目前已有測定紡織品中甲醛、乙二醛、戊二醛的方法［20］，而同時測定紡織品中可能存在的多種醛類化合物能夠更全面地監測紡織品中的醛類污染物。本文通過研究甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、苯甲醛、乙二醛、戊二醛7種醛類化合物和2，4－二硝基苯肼(DNPH)衍生化反應的條件，選擇合適的衍生化條件，結合高效液相色譜建立了同步提取、測定紡織品中7種醛類化合物的分析方法，可用于檢測紡織品中常見醛類化合物的含量。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent1260液相色譜儀、二極管陣列檢測器，配有 Chemstation數據處理系統(美國 Agilent公司);DS－S24型電熱恒溫水浴鍋(上海精宏實驗設備有限公司)，雷磁PHS－25型pH計(上海精密科學儀器有限公司)，感量 0.1 mg電子天平(OHAUS CORD Pine Brook NJ USA)。甲醇和乙腈(色譜純，美國Fisher公司);超純水(Millipore純水機制備，電阻率≥18.2 MΩ·cm);甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、苯甲醛、乙二醛、戊二醛標準品(上海阿拉丁生化科技股份有限公司)。其他試劑均為分析純(北京化工廠)。

1.2 液相色譜條件

WatersSymmetryShieldTM RP18色譜柱(4.6×150mm，5 μm)，流動相為體積分數50%的乙腈和水，流速1.0 mL/min，柱溫30℃，進樣量20 μL，紫外光檢測波長為 360、384、440 nm。

1.3 樣品處理

從10g混合均勻的5mm×5mm織物樣品中精確稱取1.000g布樣置于250 mL碘量瓶中，加入100 mL二級水，旋緊蓋后放入(40±2)℃水浴中振蕩萃取(30±5)min，取出后冷卻至室溫，取濾液進行衍生化。

1.4 衍生化條件

準確量取1 mL醛的混合溶液于10 mL具塞試管中，室溫下加入4 mL質量濃度為1.2 mg/mL的2，4－二硝基苯胼(DNPH)溶液，混合均勻后在70℃水浴加熱150 min，然后取出冷卻至室溫，用孔徑為0.45 μm的有機濾膜過濾，進樣20 μL分析。

2 結果與討論

2.1 色譜條件的優化

利用二極管陣列檢測器對7種醛類DNPH衍生物進行光譜掃描，甲、乙、丙、丁醛和戊二醛的DNPH醛腙都在360 nm附近有最大吸收，故選擇360 nm為此5種醛腙的檢測波長，而苯甲醛腙和乙二醛腙的檢測波長分別為384 nm和440 nm。在360 nm波長下，采用Waters symmetry shield TM RP 18色譜柱，考察了乙腈水溶液中乙腈體積分數分別為60%、55%、50%時7種醛腙的分離效果，結果表明乙腈體積分數為50% 時，幾種醛腙的分離度達到最佳效果，在40 min內能完全分離，分離色譜圖見圖1。

圖1 7種醛腙分離色譜圖Fig.1 Chromatogram of seven hydrazones

2.2 衍生化條件的優化

2.2.1 反應介質的選擇

由于2，4－二硝基苯肼不溶于水，因此以乙腈作為衍生反應溶劑，研究了乙腈比例對反應靈敏度的影響。各取1 mL醛的混合溶液(每種醛的質量濃度均為10 μg/mL)于不同具塞試管中，調整體系中乙腈的比例分別為40%、50%、60%、70%、80%(用水和乙腈定容為5 mL，使DNPH溶液的濃度相同，體系pH值為3.75)，混合均勻后在(60±2)℃水浴中加熱60 min，然后取出，冷卻至室溫進樣分析。結果顯示，當乙腈體積分數為60% ～80%時，除苯甲醛腙略有下降外，各醛腙峰面積達到穩定。據文獻［21］報道，乙二醛與DNPH反應生成乙二醛單腙和乙二醛二腙，乙二醛二腙的濃度高時會析出橙黃色絮狀物而影響分析結果。本實驗中，乙腈體積分數在60%以下時均有固體析出，綜合考慮，實驗為盡量不使分析過程中有沉淀析出，選擇乙腈體積分數為80%。

2.2.2 衍生化試劑質量濃度的選擇

取1 mL醛的混合溶液在反應溫度為60℃，反應時間為60 min，乙腈體積分數為80%，體系pH值為3.75條件下，分別加入4 mL質量濃度為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mg/mL 的 DNPH 進行衍生化反應。實驗結果表明，質量濃度在1.0～1.4 mg/mL范圍內時各種醛腙峰面積保持穩定，本文選擇DNPH質量濃度為1.2 mg/mL。

2.2.3 反應溫度的選擇

取1 mL醛的混合溶液在DNPH質量濃度為1.2 mg/mL，反應時間為60 min，乙腈體積分數為80%，體系pH值為3.75條件下，分別在30、40、50、60、70℃進行衍生化反應。結果表明，當溫度為60～70℃時，除乙二醛腙則略有增加外，其余醛腙峰面積基本不變。由于反應溫度過高會造成乙腈的損失，影響定量分析，因此本文實驗選擇衍生化反應溫度為70℃。

2.2.4 反應時間的選擇

取1 mL醛的混合溶液在DNPH質量濃度為1.2 mg/mL，反應溫度為70℃，乙腈體積分數為80%，體系 pH值為3.75條件下分別反應10、30、60、120、180 min。結果表明，反應時間達到 30 min后，除乙二醛腙和苯甲醛腙仍處于上升狀態之外，其他所有醛腙的峰面積均達到穩定，在120～180 min時間范圍內所有醛腙峰面積均已基本不變。故本文實驗選擇反應時間為120 min。

2.2.5 反應體系pH值的選擇

取1 mL醛的混合溶液在DNPH質量濃度為1.2 mg/mL，反應溫度為70℃，反應時間為120 min，乙腈體積分數為80%條件下，考察了pH值為2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5 時對衍生化的影響。結果表明，pH值在2.0～3.0范圍內各醛腙峰面積最大且保持穩定，本實驗選擇體系的pH值為2.5。

綜上所述，本文實驗選擇最優衍生化條件為乙腈體積分數80%，DNPH溶液質量濃度1.2 mg/mL，反應溫度70℃，反應時間120 min，反應體系的pH=2.5。衍生物在24 h內能保持穩定。

2.3 方法的線性范圍和檢出限

分別配制 7.5、3.0、1.5、0.75、0.30、0.25、0.15 μg/mL一系列標準工作溶液，在選定的條件下衍生化并用色譜進行測定。7種醛在0.15～7.5 μg/mL范圍內線性關系良好，相關系數均大于0.9994。按照樣品分析的全部步驟，向布樣上添加的質量濃度為0.1 μg/mL的7種醛混合溶液，連續分析7個樣品，計算檢出限，7種醛類最低值為2.2 mg/kg，最高值為4.5 mg/kg，遠低于國家標準中規定的20 mg/kg的最低限量標準，結果如表1所示。

表1 7種醛的線性方程、相關系數和檢出限Tab.1 Linear equations，correlation coefficients and LODs for seven aldehydes

2.4 方法的回收率和精密度

選取不含有醛的紡織品樣品添加不同濃度混合醛類化合物標準溶液，按本文方法進行提取、衍生化并測定含量，計算加標回收率和精密度。7種醛的添加含量分別為20、100、500 mg/kg，每個添加濃度平行測定7次，在3個添加水平范圍內的平均回收率均在85.4%～97.8%之間，相對標準偏差(RSD)在0.2% ～7.6%之間，結果如表2所示。

在本市某自由市場隨機采購5件兒童內衣，采用本文方法進行了檢測，在其中一件樣品中檢出甲醛和乙醛，含量分別為26.6 mg/kg和6.8 mg/kg，其余均未檢出。

3 結論

本文建立了同時測定紡織品中甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、苯甲醛、乙二醛、戊二醛7種醛類化合物的高效液相色譜方法。通過對反應溫度、pH值、時間、2，4－二硝基苯肼濃度的考察，確定了衍生化的最優條件。在色譜優化條件下7種醛的衍生物得到良好的分離，其質量濃度在0.15～7.5 μg/mL范圍內呈現良好的線性關系，相關系數均大于0.9994，方法的平均回收率為85.4% ～97.8%，相對標準偏差為0.2% ～7.6%(n=7)，檢出限范圍為 2.2～4.5 mg/kg，低于國標對相關醛類的限量要求。本文的方法能夠同時測定多種紡織品中醛類化合物的含量，適用于紡織品中醛類化合物的分析確證。

表2 紡織品中7種醛的添加回收率和精密度(n=7)Tab.2 Recovery and precision for seven aldehydes in textile sample(n=7)

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