高效液相色譜法分離測定濕巾中的熒光增白劑

高效液相色譜法分離測定濕巾中的熒光增白劑*

魏峰1, 2, 3吳際萍3殷祥剛3葛明橋2

(1. 無錫出入境檢驗(yàn)檢疫局，無錫，214101;

2. 江南大學(xué)生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，無錫，214122;

3. 江蘇出入境檢驗(yàn)檢疫局紡織工業(yè)產(chǎn)品檢測中心，無錫，214101)

摘要：建立高效液相色譜-二極管陣列檢測法分離測定濕巾中三種熒光增白劑FWA 220、FWA 113和FWA 71等物質(zhì)的方法。采用Eclipse XDB-C18 (4.6 mm×250 mm，5 μm) 色譜柱，流動相為乙腈-5 mol/L醋酸銨溶液進(jìn)行梯度洗脫，檢測波長為350 nm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三種熒光增白劑在0.01 ～ 400.00 mg/L范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系(相關(guān)系數(shù)均大于0.999 5)，檢出限和定量限分別在0.01 ～ 0.10 mg/L和0.5 ～ 5.0 mg/kg范圍內(nèi)。添加水平在10 ～ 800 mg/kg時，回收率范圍為91.4% ～ 102.2%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)為1.6% ～ 5.1%。該方法精密度高，重現(xiàn)性好，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，為熒光增白劑FWA 220、FWA 113和FWA 71的質(zhì)量評價(jià)提供了有效方法。

關(guān)鍵詞：高效液相色譜，熒光增白劑，分離測定

中圖分類號：TQ610.7文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

收稿日期：2014-11-17

作者簡介：魏峰，男，1984年生，工程師。研究方向?yàn)橛卸居泻ξ镔|(zhì)檢測技術(shù)開發(fā)。

熒光增白劑是一類在日光照射下，能夠通過吸收光線中的紫外線，使分子激發(fā)后再度回到基態(tài)時發(fā)射出能量較低的藍(lán)紫光的化合物。通過在產(chǎn)品中添加熒光增白劑，可以使被作用物上的藍(lán)紫光反射量得以增加，從而抵消原物體上因黃光反射量多而造成的黃色感，使產(chǎn)品在視覺上產(chǎn)生潔白、耀目的效果[1-2]。正是基于此原理，熒光增白劑可以有效地提高基體的白度和保證基體的亮度，因此，它在紡織品、洗滌用品、紙張和塑料制品等產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，世界上已經(jīng)報(bào)道的熒光增白劑大致可分為五大結(jié)構(gòu)類型[3]，由于結(jié)構(gòu)不同，這些熒光增白劑的應(yīng)用領(lǐng)域也有所不同。其中，雙三嗪氨基二苯乙烯型熒光增白劑被大量應(yīng)用于棉纖維及某些合成纖維。

濕巾是現(xiàn)代社會中公眾餐飲、外出游玩等時常用的一次性衛(wèi)生產(chǎn)品，國內(nèi)小作坊及部分商家常通過回收廢棄用濕巾或其他污染過的一次性衛(wèi)生用品進(jìn)行再度加工，制造新的濕巾。為了避免回收原料生產(chǎn)的濕巾發(fā)黃的缺點(diǎn)，常會在生產(chǎn)過程中加入熒光增白劑，使產(chǎn)品得到增白和增亮的效果，但這對人們的身體健康帶來了一定的隱患。目前，針對這類熒光增白劑進(jìn)行檢測判定的方法并不常見，而FWA 220、FWA 113和FWA 71是三種常用于棉纖維、黏膠纖維、紙漿和涂布生產(chǎn)過程中的熒光增白劑。本文開發(fā)出一種新的檢測方法，能夠快速、簡便、可靠、準(zhǔn)確地將濕巾中目標(biāo)熒光增白劑(結(jié)構(gòu)式見圖1)進(jìn)行定性定量鑒別，并能夠?qū)⑦@三種熒光增白劑進(jìn)行有效分離。這為測定熒光增白劑中FWA 220、FWA 113和FWA 71提供了技術(shù)支撐，同時也為鑒別紡織產(chǎn)品中的熒光增白劑提供了前期準(zhǔn)備。

*江蘇省博士后科研資助計(jì)劃項(xiàng)目(1302164C)

1試驗(yàn)部分

1.1　儀器與試劑

Lambda 25型紫外-可見分光光度計(jì)(PE公司)；Agilent 1260型高效液相色譜儀，DAD檢測器(安捷倫科技有限公司)；Milli-Q型超純水儀(美國Millipore公司)；DKZ-450B型電熱恒溫振蕩水槽(上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)。

圖1　三種熒光增白劑的結(jié)構(gòu)式

乙腈(HPLC級，德國Merck公司)；乙酸銨(液相色譜純，Sigma公司)；超純水(18.2 MΩ·cm)；熒光增白劑標(biāo)準(zhǔn)品FWA 220、FWA 113和FWA 71(美國International Laboratory)；實(shí)驗(yàn)用濕巾(購于江蘇無錫市場)。

1.2　標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

分別稱取一定質(zhì)量的熒光增白劑標(biāo)準(zhǔn)品FWA 220、FWA 113和FWA 71，加入到棕色容量瓶中，純水溶解，待其完全溶解后，定容至刻度線，得到質(zhì)量濃度為1 000 mg/L的熒光增白劑標(biāo)準(zhǔn)母液。

將已配制濃度為1 000 mg/L的FWA 220、FWA 113和FWA 71標(biāo)準(zhǔn)母液按照體積比為4∶1∶1的比例移取，得到含有FWA 220濃度為400 mg/L，F(xiàn)WA 113和FWA 71濃度均為100 mg/L的溶液。在此基礎(chǔ)上將溶液進(jìn)行逐級稀釋，得到系列濃度的熒光增白劑標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3　樣品的處理

將樣品裁剪成約5 mm×5 mm大小，混合均勻后準(zhǔn)確稱取0.2 g(精確至0.001 g)不含有熒光增白劑的空白樣品于25 mL帶塞比色管中，加入適量已知濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。過夜避光放置使熒光增白劑標(biāo)準(zhǔn)溶液被空白樣品吸收，隨后加入20 mL超純水，在80 ℃避光振蕩提取60 min[4]，取出后迅速冷卻至室溫。提取液過0.45 μm水相濾膜，待液相色譜測定。

1.4　儀器條件

紫外-可見分光光度計(jì)測試條件：測試波長為350 nm。

液相色譜條件：色譜柱為Eclipse XDB-C18 (4.6 mm × 250 mm，5 μm)；進(jìn)樣量為25 μL；柱溫為30 ℃；檢測波長為350 nm；流速為1 mL/min；后運(yùn)行時間為10 min；流動相A為5 mol/L醋酸銨水溶液；流動相B為乙腈。梯度洗脫條件見表1。

表1　梯度洗脫條件

2結(jié)果與討論

2.1　定性檢測

通過調(diào)變流動相、柱溫等參數(shù)，最終確定本試驗(yàn)參數(shù)能夠成功地將三種熒光增白劑分別鑒定出來。圖2(a)為三種熒光增白劑FWA 220、FWA 113和FWA 71的液相色譜圖。從圖中可以看出，三種熒光增白劑出峰峰型較好，并且能夠?qū)⑷N熒光增白劑進(jìn)行有效分離。本方法之所以選擇梯度洗脫，主要是因?yàn)槿绻靡译?5 mol/L醋酸銨水溶液(40%∶60%)直接洗脫，所得峰型較差，存在著較為嚴(yán)重的前伸現(xiàn)象，并且三種熒光增白劑不能夠被有效分離。因此，選用極性較大的流動相先行洗脫后，再進(jìn)行梯度洗脫，能夠有效地降低峰前伸現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)對靶標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行分離檢測的目的。圖2(b)為三種熒光增白劑的光譜圖，這為能夠定性鑒別熒光增白劑種類提供了光譜基礎(chǔ)。由于在FWA 220熒光增白劑結(jié)構(gòu)式中存在著更多的磺酸鈉基團(tuán)，因此其光譜圖與FWA 113和FWA 71光譜圖存在著較為明顯的不同。

(a)高效液相色譜圖

(b)光譜圖 圖2　三種熒光增白劑的譜圖

2.2　定量檢測

將配制好的系列濃度熒光增白劑標(biāo)準(zhǔn)溶液分別采用紫外-可見分光光度計(jì)和高效液相色譜儀進(jìn)行檢測。圖3(a)表明，對于FWA 113和FWA 71樣品，在1 ～ 100 mg/L范圍內(nèi)，樣品的吸光度與溶液中熒光增白劑的濃度具有良好的線性關(guān)系；而對于FWA 220樣品來說，在1 ～ 300 mg/L范圍內(nèi)，樣品的吸光度與溶液中熒光增白劑的濃度具有良好的線性關(guān)系；三種熒光增白劑標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度與濃度的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999。與此同時，紫外數(shù)據(jù)結(jié)果表明，三種熒光增白劑的摩爾消光系數(shù)的大小順序?yàn)棣臚WA 71>εFWA 113>εFWA 220，此結(jié)論也被隨后的高效液相色譜試驗(yàn)所證實(shí)。由圖3(b)可以看出，三種熒光增白劑的峰面積與熒光增白劑濃度具有良好的線性關(guān)系(線性相關(guān)系數(shù)大于0.999 5，見表2)。在相同的質(zhì)量濃度下，F(xiàn)WA 113和FWA 71的峰面積相差無幾，而FWA 220的色譜峰面積則小得多，這也是FWA 220樣品的檢出限和定量限相比FWA 113和FWA 71的檢出限和定量限(在不含熒光增白劑的空白樣品基質(zhì)中加入系列標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行前處理后測定所得)濃度要高的主要原因(見表2)。通過本文開發(fā)的方法，能夠在較大濃度范圍內(nèi)對三種熒光增白劑FWA 220、FWA 113和FWA 71進(jìn)行定性定量分離鑒定。

(a)紫外-可見分光光度法

(b)液相色譜法 圖3　三種熒光增白劑的標(biāo)準(zhǔn)曲線

表2溶液中熒光增白劑的線性關(guān)系、相關(guān)系數(shù)、

儀器檢出限和方法定量限

熒光增白劑線性范圍/(mg·L-1)回歸方程線性相關(guān)系數(shù)儀器檢出限/(mg·L-1)方法定量限/(mg·kg-1)FWA2200.01～400y=15.62x+12.130.999510.105.0FWA1130.01～100y=37.33x+1.560.999910.015.0FWA710.01～100y=58.37x+3.150.999900.010.5

注：x為溶液中熒光增白劑濃度，mg/L；y為峰面積。

2.3　測試方法回收率和精密度試驗(yàn)

在空白樣品中添加適量已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行添加回收試驗(yàn)，共選取3個濃度，每個濃度進(jìn)行6次重復(fù)試驗(yàn)，方法回收率和精密度見表3。結(jié)果顯示，3種熒光增白劑的加標(biāo)回收率范圍在91.4%～102.2%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.6%～5.1%，表明本測定方法重復(fù)性很好。

表3空白樣品中目標(biāo)分析物質(zhì)在3個添加水平

下的回收率和精密度測定結(jié)果(n=6)

熒光增白劑添加量/(mg·kg-1)回收率/%相對標(biāo)準(zhǔn)偏差/%FWA2204092.13.520093.32.480095.85.1FWA1131092.22.75096.44.420099.23.0FWA711097.31.65091.42.5200102.23.2

3結(jié)語

本文利用液相色譜(DAD)法成功實(shí)現(xiàn)了對濕巾中FWA 220、FWA 113和FWA 71三種熒光增白劑的定性定量鑒定檢測。精密度試驗(yàn)表明，本文開發(fā)的方法簡便可靠、結(jié)果準(zhǔn)確、重復(fù)性好。因此可以作為濕巾中熒光增白劑FWA 220、FWA 113和FWA 71含量的檢測方法，為定性和定量分析紡織產(chǎn)品中的熒光增白劑提供了一種技術(shù)手段。

參考文獻(xiàn)

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Separation and determination of the fluorescent whitening

agents in wet wipes by liquid chromatography

WeiFeng1,2,3,WuJiping3,YinXianggang3,GeMingqiao2

(1. Wuxi Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau;

2. Key Laboratory of Eco-Textiles (Jiangnan University), Ministry of Education;

3. Textile Industry Products Testing Center of Jiangsu Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau)

Abstract:A new method was established to determine three fluorescent whitening agents (FWA 220, FWA 113 and FWA 71) in wet wipes by liquid chromatography (DAD). The fluorescent whitening agents were analyzed by Eclipse XDB-C18 column (4.6 mm × 250 mm, 5 μm), with the acetonitrile-5 mol/L ammonium acetate solution as the mobile phase in a gradient elution mode. Meanwhile, the detection wavelength was 350 nm. Experimental results show there is a good linear relationship in the range of 0.01～400 mg/L for three fluorescent whitening agents (correlation coefficient greater than 0.999 5), the limits of detection ranges from 0.01 mg/L to 0.10 mg/L, and the method limits of quantification ranges from 0.5 mg/kg to 5.0 mg/kg. The recoveries are in the range between 91.4% and 102.2%, and the relative standard deviations (n=6) range from 1.6% to 5.1%. The results show that this method is precise and reliable, with good reproducibility for the determination of FWA 220, FWA 113 and FWA 71.

Keywords:liquid chromatography, fluorescent whitening agent, separation and determination