高效液相色譜法測(cè)定水樣中痕量聯(lián)苯胺

李煥勇，羅杰鴻

(1.暨南大學(xué) 分析測(cè)試中心，廣東 廣州 510632；2.京誠(chéng)檢測(cè)集團(tuán)廣州公司，廣東 廣州 511400)

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高效液相色譜法測(cè)定水樣中痕量聯(lián)苯胺

李煥勇1，羅杰鴻2

(1.暨南大學(xué) 分析測(cè)試中心，廣東 廣州 510632；2.京誠(chéng)檢測(cè)集團(tuán)廣州公司，廣東 廣州 511400)

利用HLB固相萃取柱對(duì)水樣中的聯(lián)苯胺進(jìn)行富集，應(yīng)用HPLC法測(cè)定水樣中痕量聯(lián)苯胺。色譜柱為Zorbax SB-C18，流動(dòng)相為甲醇-磷酸二氫鉀，梯度洗脫，檢測(cè)波長(zhǎng)為254 nm，外標(biāo)法定量。結(jié)果表明，聯(lián)苯胺在0～10.0 mg·L-1范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.6%～5.7%。該方法快速、高效，能有效應(yīng)用于日常水質(zhì)檢測(cè)中痕量聯(lián)苯胺的測(cè)定。

聯(lián)苯胺；HLB固相萃取柱；外標(biāo)法；高效液相色譜

4,4′-二氨基聯(lián)苯俗稱聯(lián)苯胺，分子式為(C6H4NH2)2，是染料合成的中間體，應(yīng)用廣泛。聯(lián)苯胺及其鹽是有毒致癌物質(zhì)，其固體及蒸汽極易通過(guò)皮膚進(jìn)入體內(nèi)，引起接觸性皮炎，刺激黏膜，損害肝和腎，導(dǎo)致膀胱癌和胰腺癌。聯(lián)苯胺的濃度只要達(dá)到6.7μg·L-1，對(duì)人體就有致癌的風(fēng)險(xiǎn)。聯(lián)苯胺是IARC第一類致癌物，在紡織品領(lǐng)域已經(jīng)受到嚴(yán)格的限制。

聯(lián)苯胺的化學(xué)不穩(wěn)性和色譜特性制約著檢測(cè)方法的應(yīng)用。目前，水樣中的聯(lián)苯胺的檢測(cè)方法[1-3]包括LC-MS-MS[4]、HPLC[5-7]、GC-MS[8]等，還沒(méi)有有效的標(biāo)準(zhǔn)方法。LC-MS-MS法因儀器昂貴阻礙了其進(jìn)一步應(yīng)用。由于二甲苯烷二異氰酸酯在氣相條件下極易分解成聯(lián)苯胺，造成聯(lián)苯胺的假陽(yáng)性，并且聯(lián)苯胺在氣相條件中的色譜特性較差，所以GC-MS等氣相測(cè)定法并不能有效檢測(cè)聯(lián)苯胺。因此，液相測(cè)定法(如HPLC)成為聯(lián)苯胺的重要檢測(cè)手段，當(dāng)采用液相色譜測(cè)定聯(lián)苯胺時(shí)，由于聯(lián)苯胺在空氣中極易氧化成聯(lián)苯醌(圖1)，因此濃縮富集是影響聯(lián)苯胺液相法檢測(cè)的重要因素。

鑒于此，作者利用HLB固相萃取柱對(duì)水樣中的聯(lián)苯胺進(jìn)行富集，應(yīng)用HPLC法測(cè)定水樣中痕量聯(lián)苯胺，以期開發(fā)具有良好重現(xiàn)性的簡(jiǎn)便測(cè)試方法，為聯(lián)苯胺的進(jìn)一步研究提供測(cè)試基礎(chǔ)。

圖1 聯(lián)苯胺的氧化

Fig.1 Oxidation of benzidine

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

甲醇、乙腈，色譜純，瑞典歐森巴克化學(xué)公司；聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥99%)。

液相色譜儀，日本日立公司；Zorbax SB-C18色譜柱，美國(guó)安捷倫公司；SCX、PCX、HLB固相萃取柱，中國(guó)安譜公司。

1.2 樣品處理

HLB固相萃取柱預(yù)先用10 mL甲醇活化，再以15 mL一級(jí)水調(diào)整。取1 000 mL水樣上清液，加入10 mol·L-1氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH≥12，以5 mL·min-1速度經(jīng)過(guò)HLB固相萃取柱進(jìn)行濃縮富集，用5 mL甲醇洗脫固相萃取柱，收集洗脫液，供色譜分析用。

1.3 色譜條件

色譜柱：Zorbax SB-C18(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流動(dòng)相：甲醇-0.02 mol·L-1磷酸二氫鉀(35∶65，體積比)；流速1.0 mL·min-1；溫度40.0 ℃；進(jìn)樣量10 μL；檢測(cè)波長(zhǎng)254 nm。

2 結(jié)果與討論

2.1 檢測(cè)儀器的選擇

參照《水和廢水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)法》第21版，建立GC-MS檢測(cè)方法：1 L水樣放入2 L分液漏斗中，加入30 g NaCl，溶解后加入50 mL二氯甲烷，振蕩10 min，靜置5 min，將二氯甲烷相轉(zhuǎn)移至三角燒瓶中；再向分液漏斗中加入50 mL二氯甲烷，振蕩10 min，靜置分層，轉(zhuǎn)移合并二氯甲烷相；向二氯甲烷相中加入3 g無(wú)水硫酸鈉脫水干燥后，氮吹到3 mL；加入10 mL正己烷，氮吹并定容到1 mL，進(jìn)行GC-MS測(cè)定。圖2為聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)品的氣相色譜。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GC-MS檢測(cè)方法的加標(biāo)回收率偏低，可能是聯(lián)苯胺在空氣中濃縮時(shí)被氧化損失所致。聯(lián)苯胺假陽(yáng)性的存在增加了實(shí)驗(yàn)的不準(zhǔn)確率，而且聯(lián)苯胺在GC-MS的色譜特性也較差，因此，選擇HPLC法檢測(cè)聯(lián)苯胺。

圖2 聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)品的氣相色譜Fig.2 Gas chromatogram of benzidine standard

2.2 固相萃取柱的選擇

按1.2方法分別活化SCX、PCX、HLB固相萃取柱，按文獻(xiàn)[4-8]進(jìn)行洗脫，測(cè)定聯(lián)苯胺回收率，結(jié)果見表1。

表1 不同類型固相萃取柱的回收率

Tab.1 Recoveries of different types of solid-phase extraction columns

注：a表示5 mL 2%氨水-甲醇溶液洗脫；b表示未調(diào)節(jié)水樣pH值，pH=7；c表示調(diào)節(jié)水樣pH值，pH≥12。

由表1可知，SCX與PCX固相萃取柱的回收率相差較大，可能是硅膠基質(zhì)與聚苯乙烯/二乙烯苯基質(zhì)性質(zhì)不同所致；SCX與HLB固相萃取柱均可用于富集水樣中的聯(lián)苯胺，其中，HLB固相萃取柱的回收率最高達(dá)到68.1%，與文獻(xiàn)值[7]相近，滿足測(cè)定要求。因此，選取HLB固相萃取柱富集水樣中聯(lián)苯胺。

2.3 pH值的選擇

在酸性條件下，聯(lián)苯胺容易質(zhì)子化，回收率較低[5]。從表1可以看出，用HLB固相萃取柱富集水樣中聯(lián)苯胺時(shí)，水樣的堿性大小對(duì)聯(lián)苯胺的回收率影響不大，但考慮到工業(yè)廢水一般呈酸性，所以采取調(diào)節(jié)pH值的測(cè)試方式，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH≥12，使聯(lián)苯胺成分子狀態(tài)，但聯(lián)苯胺在自由分子狀態(tài)下容易被氧

化成聯(lián)苯醌，因此，應(yīng)盡量減少與空氣的接觸，以保證較高的回收率。

2.4 流動(dòng)相的選擇

聯(lián)苯胺在流動(dòng)相中存在2種狀態(tài)：分子狀態(tài)和離子狀態(tài)，其轉(zhuǎn)換反應(yīng)式如下：

應(yīng)用反相高效色譜柱分離時(shí)，質(zhì)子化聯(lián)苯胺出峰時(shí)間早，影響了測(cè)定的準(zhǔn)確性。為防止聯(lián)苯胺出峰時(shí)間過(guò)早和出現(xiàn)雙峰情況，本實(shí)驗(yàn)采用中性的甲醇作為流動(dòng)相，加入一定量的磷酸二氫鉀(0.02 mol·L-1)調(diào)節(jié)離子活度。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)實(shí)際樣品的情況，適當(dāng)調(diào)節(jié)流動(dòng)相的pH值，保證聯(lián)苯胺在流動(dòng)相中保持分子狀態(tài)。

2.5 聯(lián)苯胺的高效液相色譜圖、標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限、回收率與精密度

將聯(lián)苯胺儲(chǔ)備液用甲醇稀釋成濃度(mg·L-1)分別為0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.0、2.0、4.0、5.0、10.0的聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行HPLC測(cè)定，結(jié)果見圖3。

圖3 聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)品的高效液相色譜Fig.3 HPLC of benzidine standard(5.0 mg·L-1)

以峰面積(y)為縱坐標(biāo)、濃度(x)為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,其線性回歸方程為：y=34717x，相關(guān)系數(shù)為0.9990。根據(jù)3倍信噪比(S/N)計(jì)算聯(lián)苯胺的檢出限

(LOD)為0.1 mg·L-1。取一份經(jīng)檢測(cè)不含聯(lián)苯胺的水樣作為空白樣品，分別添加0.2 mg·L-1、0.8 mg·L-1、2.0 mg·L-1的聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)品，測(cè)得平均加標(biāo)回收率為55.5%～75.0%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.6%～5.7%。

2.6 實(shí)際應(yīng)用

采用HPLC法測(cè)定多個(gè)日常待測(cè)水樣，在最優(yōu)色譜條件下分析，均未檢出聯(lián)苯胺。

3 結(jié)論

利用HLB固相萃取柱對(duì)水樣中的聯(lián)苯胺進(jìn)行富集，應(yīng)用HPLC法測(cè)定水樣中痕量聯(lián)苯胺。結(jié)果表明，聯(lián)苯胺在0～10.0 mg·L-1范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.6%～5.7%。該方法回收率較高，重現(xiàn)性好，能夠滿足日常水質(zhì)中聯(lián)苯胺的測(cè)定要求。

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版權(quán)聲明

《化學(xué)與生物工程》編輯部

Determination of Trace Benzidine in Water by High Performance Liquid Chromatography

LI Huan-yong1,LUO Jie-hong2

(1.AnalyticalandTestingCenter,JinanUniversity,Guangzhou510632,China;2.BeijingtestCo.,Ltd.,Guangzhou511400,China)

Firstly,aHLBsolid-phaseextractioncolumnwasusedtoenrichbenzidineinwater.ThentracebenzidinewasdeterminedbyHPLC(ZorbaxSB-C18aschromatographiccolumn,gradientelutionwithmethanol-potassiumdihydrogenphosphateasmobilephase,254nmasdetectionwavelength,quantifiedbyexternalstandardmethod).Resultsshowedthat,thelinearrelationshipwasbetterattherangeofbenzidineconcentrationfrom0mg·L-1to10.0mg·L-1,andtherelativestandarddeviationwas1.6%～5.7%.Thismethodisfastandeffective,andcanbeusedtodeterminationoftracebenzidineinwater.

benzidine;HLBsolid-phaseextractioncolumn;externalstandardmethod;HPLC

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41576116)

2016-12-13

李煥勇(1985-)，男，山西晉中人，工程師，研究方向：化學(xué)分析與儀器分析，E-mail:leb2828@126.com。

10.3969/j.issn.1672-5425.2017.04.016

O661.1 O657.72

A

1672-5425(2017)04-0068-03

國(guó)信息化建設(shè)，擴(kuò)大本刊及作者知識(shí)信息交流渠道，本刊已被《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊

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李煥勇，羅杰鴻.高效液相色譜法測(cè)定水樣中痕量聯(lián)苯胺[J].化學(xué)與生物工程，2017，34(4)：68-70.