乙酰丙酮比色法測定口罩中環氧乙烷的殘留量

鄧明亮+楊萍+伏廣偉

摘要

本文借助于超聲萃取技術建立了一種日常防護型口罩中環氧乙烷殘留量的比色分析方法，通過采用乙酰丙酮對氧化后的環氧乙烷進行比色分析，實現了對口罩中環氧乙烷殘留量的測定，該方法具有操作簡便、數據穩定、靈敏度高等特點，在5.0μg/g～ 80.1μg/g內具有良好的線性關系，完全滿足GB/T 32610—2016《日常防護型口罩技術規范》對環氧乙烷殘留量的限量要求。

關鍵詞：日常防護；口罩；環氧乙烷；比色法

1 引言

隨著霧霾（PM 2.5）問題的日益惡化以及人們對健康防護的意識逐漸增強，防護型口罩現已成為普通市民出行的必備品。然而，由于口罩是直接與人體的呼吸系統接觸，其本身的安全性能首先需要得到保障。為此，我國發布并實施了GB/T 32610—2016《日常防護型口罩技術規范》，該標準明確規定了日常防護型口罩的技術要求、測試方法等內容，對甲醛含量、pH值、環氧乙烷殘留量等可能影響人體健康的化學物質的內在質量指標進行了限定。

環氧乙烷（C2H4O）是一種廣譜滅菌劑，由于其可在常溫下殺滅各種微生物（包括芽孢、結核桿菌、細菌、病毒、真菌等），被廣泛應用在一次性輸液器、注射器、口罩等器具的滅菌過程。然而，環氧乙烷本身會對人體造成很大危害，接觸后可能出現溶血、過敏反應等，長期接觸高濃度的環氧乙烷可能導致組織壞死甚至致癌。在《日常防護型口罩技術規范》中要求經環氧乙烷處理的口罩其殘留量不得高于10μg/g，同時規定采用GB/T 14233.1—2008中第9章的方法進行定量分析，即采用氣相色譜法-頂空進樣技術進行檢測分析。該方法對分析設備和技術要求非常高，一般企業的質檢部門甚至是專業實驗室都可能不具備條件。該標準第10章提供了采用堿性品紅比色法測試環氧乙烷含量的方法，測試原理是殘留的環氧乙烷在酸性條件下會水解成乙二醇，乙二醇經高錳酸鉀氧化后生產甲醛，進一步使用堿性品紅與甲醛反應生成紫紅色化合物，通過比色分析最終可求得環氧乙烷的含量[1-2]。不過試驗中筆者發現該方法檢出限較高，受溫度影響較大，測試結果的重現性較差，尤其是在測定甲醛含量較低的樣品時更明顯，很難滿足GB/T 32610—2016中限定的10μg/g的技術要求。經筆者調研發現，至今鮮有關于日常防護型口罩中環氧乙烷殘留量的報道和有效監控。

2 試驗準備

2.1 試劑和儀器

超聲波清洗機（40kHz）：KQ-300DE，昆山市超聲儀器有限公司；紫外分光光度計（412nm）：T6，北京普析通用儀器有限公司；恒溫水浴振蕩器：廈門瑞比精密機械有限公司；電子天平：賽多利斯科學儀器有限公司，感量為0.1mg；移液管：1.0mL；鹽酸（0.1mol/L）；高碘酸溶液（5g/L）；硫代硫酸鈉（10g/L）；乙二醇標準品。

2.2 標準溶液的配制

由于環氧乙烷是一種易揮發且高毒性物質，其沸點為13℃～14℃，加之環氧乙烷在酸性條件下能水解成乙二醇，因此試驗中以穩定性好的乙二醇為標準物質建立標準曲線。首先按以下操作配制乙二醇儲備溶液：向干燥、清潔的50mL容量瓶中小心地加入一定體積的水，精確稱重。用移液管精確量取0.5mL乙二醇標準品并迅速加入容量瓶中，充分搖勻后再次精確稱重。兩次稱重之差即為溶液中含乙二醇的重量，計算得0.564g，繼續加水至刻度，混勻得乙二醇儲備液，據此可計算出乙二醇儲備液的濃度為11.28g/L。使用時，進一步將得到的儲備溶液用0.1mol/L的鹽酸稀釋1000倍得濃度為11.28μg/L的乙二醇標準溶液。

2.3 樣品前處理

由于市售口罩與皮膚接觸層的成分主要是無紡布和純棉面料，本試驗中分別選擇了無紡布和純棉類的口罩作為樣品進行考察。試驗前將樣品剪成5mm×5mm尺寸，準確稱取1.0g于30mL具塞玻璃反應器中，向其中加入10mL的0.mol/L的鹽酸溶液，靜置或置于超聲波等裝置中萃取一定時間并過濾，收集所得萃取液，以不加入樣品為空白。需要說明的是，由于被測試樣品中的環氧乙烷及組分易揮發，因此在萃取過程中應始終保持密封狀態，萃取結束后需充分搖晃數次再開啟瓶塞。

3 試驗過程與分析

3.1 試驗過程

準確移取2mL萃取液加入到比色試管中，以0.1mol/L的鹽酸為空白，另取5支比色管分別加入0.125mL、0.25mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL的乙二醇標準溶液，用0.1mol/L的鹽酸定容至2mL。向上述各比色管中加入0.5mL的高碘酸溶液（5g/L），充分搖勻后靜置60min。反應結束后分別滴加適量的硫代硫酸鈉溶液，起初萃取溶液會緩慢顯現出黃色，繼續滴加至黃色消失，表明高碘酸已反應完全。用0.1mol/L的鹽酸將以上混合溶液定容至5mL，然后加入5mL乙酰丙酮溶液，充分混合均勻后放入40℃水浴中顯色30min，取出后在常溫下避光冷卻30min，用1cm的吸收池在分光光度計412nm波長處測定顯色液的吸光度值。

3.2 樣品的萃取方式

為了更真實地評價本方法對環氧乙烷的萃取效果，分別向兩種不同材質（無紡布與純棉材料）且已知為環氧乙烷陰性的口罩樣品中添加乙二醇標準溶液，在不同條件下測定的回收率為指標進行考察。具體操作是向含有0.5g樣品的瓶中加入相應濃度的標準溶液，蓋上塞子靜置過夜，確保樣品充分吸收標準物質。將加有標準物質的樣品按步驟2.3進行處理，萃取方式包括靜置、機械振蕩以及超聲萃取，萃取時間均為60min。收集萃取液后按步驟3.1進行顯色并測試吸光度值，將測試結果與加標濃度相比計算出各方法的萃取率，具體結果見表1。

由表1的數據可以看出，以上3種萃取操作均有較好的萃取效率，且在總體上對無紡布的萃取效果普遍要略好于純棉樣品。對于不同樣品，超聲萃取法的回收率均高于靜置和機械振蕩，這可能是由于超聲技術在萃取過程中具有較強的穿透能力，促使對環氧乙烷的萃取更充分。鑒于此，本試驗選擇了操作簡便、萃取效果好的超聲技術進行萃取試驗。

3.3 超聲萃取時間

進一步充分地考察了萃取時間對測定環氧乙烷殘留量的影響。測試結果見表2和圖1，結果顯示，在15min～60min內，回收率呈較明顯的上升，繼續延長超聲時間變化則不明顯，表明60min后的萃取效果已基本穩定。鑒于以上結果，本試驗選擇超聲萃取時間為60min。

3.4 線性曲線

為建立環氧乙烷標準工作曲線，對環氧乙烷濃度在0.5mg/L～8.01mg/L范圍內配制了系列標準工作溶液，以優化后的測試條件對標準工作溶液進行顯色并分析，測試結果列于表3。以環氧乙烷濃度為橫坐標，相應的吸光度值為縱坐標建立線性標準曲線，如圖2。結果表明，在此濃度范圍內，環氧乙烷線性擬合方程為Y=0.060X-0.002，相關系數為0.999，具有良好的線性關系。

3.5 檢出限、收率和精密度

本試驗中，以扣除空白值后的吸光度為0.01相對應的濃度值定為檢出限，代入線性方程可計算得D.L=2.0μg/g。

向空白的無紡布樣品中添加一定體積的乙二醇標準溶液，配制得到環氧乙烷濃度分別相當于20.0μg/g的加標樣品。按以上試驗參數進行7次加標回收，計算平均回收率和精密度，相關數據結果見表3。從表4可知，本方法的平均回收率為91.3%，相對標準偏差為2.3%，結果在可接受的范圍內，回收率和精密度滿足日常測試要求。

參考文獻：

[1]胡芳，楊紅， 韓瑜.品紅亞硫酸試液對比色法測定環氧乙烷殘留量的影響[J].廣州化工，2016（10）：147-149.

[2] 蔣文強，邱光正，李關賓， 等.比色法測定醫用裝置中環氧乙烷殘留量的研究[J].藥物分析雜志， 1998（4）：271-272.