柱前衍生超高效液相色譜法測定己二胺生產廢水中有機胺

李蘭婷，彭振磊，張育紅，王 川

（中國石化 上海石油化工研究院，上海 201208）

1，6-己二胺（以下簡稱己二胺）為尼龍66鹽的主要原料，但它的生產廢水常含己二胺、順式1，2-環己二胺、反式1，2-環己二胺、氫氧化鈉等。其中，胺類物質含量（w）可高達10%～15%[1］，為促進有機胺的綜合利用[2-5］，亟需建立己二胺生產廢水中主要有機胺含量的分析方法。

己二胺的分析方法主要有：1）酸堿滴定法[6］，該方法僅適用于堿性物質總量的分析；2）直接氣相色譜法[7］，該方法因胺類峰形易拖尾，影響分離，且順、反式1，2-環己二胺的沸點相近，分離難度大；3）柱前衍生-氣相色譜法[8-9］，該法將己二胺等衍生為酯，再經氣相色譜分離檢測，但大量鹽易污染進樣口；4）柱前衍生液相色譜法[10-12］，此方法將己二胺衍與含紫外吸收官能團的衍生試劑反應，以便檢測紫外信號用于定量。針對反式1，2-環己二胺的分析方法主要是分光光度法[13-14］，該方法試劑消耗大，操作繁雜。使用手性液相色譜柱[15-16］或手性拆分[17］可分離分析反式1，2-環己二胺中對映異構體。目前，針對己二胺和順反1，2-環己二胺同時分離分析的方法還未見報道。

本工作將新型衍生試劑N-（芐氧羰基氧基）琥珀酰亞胺（CBz-OSu）應用于己二胺生產廢水分析，建立了主要胺類含量的超高效液相色譜分析方法。該方法準確、快速，適用于己二胺廢水中主要胺類的同時測定，并在二胺類順反異構體的分離分析上有較大的應用前景。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

UPLC ACQUITY I Class型超高效液相色譜儀：沃特世科技有限公司，色譜柱為Waters BEH C18（2.1 mm×100 mm×1.7 μm）；親水針筒式過濾器：上海安譜實驗科技股份有限公司。

CBz-OSu：98%（w），美國Sigma-Aldrich公司；乙腈（HPLC級）、甲醇（HPLC級）：美國賽默飛世爾科技有限公司；反式1，2-環己二胺（98%（w））、順式1，2-環己二胺（97%（w））：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；1，6-己二胺（99%（w））、濃鹽酸（分析純）：上海國藥試劑有限公司。實驗用水為超純水。

1.2 試樣的制備

1.2.1 衍生試劑的配制

稱取2.492 2 g CBz-OSu溶于0.250 L乙腈中，配制40 mmol/L衍生儲備液，并用乙腈按體積稀釋至5，10，15，20 mmol/L，儲備待用。

1.2.2 混合標準溶液的配制

分別稱取適量己二胺、順式和反式1，2-環己二胺標準試樣溶于500 mL 50%（w）乙腈水溶液中，配制混合標樣儲備液。用水逐級稀釋配制系列標準溶液，己二胺的質量濃度分別為1.14，2.28，11.42，22.84，114.20，228.40 mg/L、順式1，2-己二胺的質量濃度分別為2.02，4.03，10.07，20.15，100.77，201.54 mg/L、反式1，2-己二胺的質量濃度分別為1.94，3.88，9.68，19.36，96.82，193.64 mg/L。分別配制220.10，211.40，200.20 mg/L上述標準試樣溶液，經單獨衍生后按峰面積歸一化法計算實際純度和主要雜質含量。其中，己二胺中未發現明顯雜質信號，順式1，2-環己二胺計算純度為98.4%（w），含1.6%（w）反式1，2-環己二胺；反式1，2-環己二胺計算純度為98.6%（w），含1.4%（w）順式1，2-環己二胺。上述標樣儲備液中各物質實際濃度已按照計算純度校正。

1.2.3 己二胺生產廢水的預處理

廢水用親水針筒式過濾器過濾后，用鹽酸調節pH至8～11，各取0.5 mL和2.5 mL試樣（或其他合適體積）分別溶于250 mL水中，用于己二胺和順/反1，2-環己二胺含量的分析。

1.3 衍生反應

取0.500 mL試樣和等體積一定濃度的衍生儲備液混勻，在80 ℃水浴中反應20 min后注入液相色譜進行分析。

1.4 色譜條件

改變流動相中甲醇和水的比例，進行等度洗脫，流速為0.4 mL/min，分析時間8 min，色譜柱溫40 ℃，進樣量為1 μL，紫外檢測波長為190～400 nm。

2 結果與討論

衍生試劑CBz-OSu與胺基（R-NH2）發生化學反應（圖1），生成有機胺的衍生物具有紫外吸收的官能團，可以實現紫外信號的檢測和定量分析。

圖1 反應原理Fig.1 Reaction principle.

2.1 衍生反應時間的優化

將質量濃度為10 mg/L左右有機胺的混合液與等體積衍生儲備液混合，在80 ℃下分別反應5，10，15，20，25 min，考察衍生產物峰面積變化，結果見圖2。由圖2可看出，反應15 min后各化合物衍生產物峰面積達到最大。為保證反應充分進行，衍生反應時間選取20 min。

圖2 各化合物衍生物峰面積隨時間變化曲線Fig.2 Change of peak area of the chemical derivatives over time.

2.2 衍生試劑濃度的優化

為保證衍生反應完全，分別取220.10 mg/L己二胺、211.40 mg/L順式1，2-環己二胺和200.20 mg/L反式1，2-環己二胺溶液，與不同濃度衍生儲備液混合，在80 ℃下反應20 min，考察衍生產物峰面積變化，結果見圖3。從圖3可看出，當衍生試劑濃度達15 mmol/L時，各衍生物峰面積達最大。為確保反應完全，選擇衍生試劑濃度為20 mmol/L。

圖3 各化合物衍生物峰面積隨衍生試劑濃度變化曲線Fig.3 Change of peak area of the chemical derivatives over concentration of derivative reagent.

2.3 色譜分離條件的優化

為優化色譜分離條件，選用不同比例甲醇水溶液進行等度洗脫，實驗發現使用70%（w）和80%（w）甲醇水溶液等高比例有機相為流動相進行洗脫時，各組分保留時間短，分離度差；使用40%（w）和50%（w）甲醇水溶液等低比例有機相為流動相進行洗脫時，各組分保留時間較長，分析效率低，且容易引起峰展寬，降低分離度。因此，選用60%（w）甲醇水溶液為流動相，等度分離條件下，8 min內可完成所有化合物的分離，分離效果良好（圖4）。

2.4 檢測波長的選擇

各化合物衍生產物紫外吸收譜圖重疊顯示見圖5。由圖5可見，各衍生物紫外吸收譜圖重合，在206 nm和252 nm處有最大吸收峰，為提高方法靈敏度，選擇206 nm為檢測波長。

圖5 各化合物衍生產物紫外吸收譜圖Fig.5 UV adsorption spectra of the chemical derivatives.

2.5 方法學考察

2.5.1 標準曲線、線性范圍、R2、定量限和檢出限將標樣配成系列混合標準溶液，經衍生反應后，在上述最佳實驗條件下，以質量濃度為橫坐標，響應峰面積為縱坐標，繪制工作曲線，結果見表1。

表1 各化合物線性回歸方程、線性范圍、R2、定量限和檢出限Table 1 The linear regression equations，linear ranges，R2，limit of quantification(LOQ) and limits of detection(LOD) of the chemicals

從表1可知，各化合物在考察范圍內呈良好的線性相關，R2在0.998 9～0.999 5，方法的檢出限在0.330～0.610 mg/L范圍內，定量限在1.10～2.03 mg/L范圍內，靈敏度較高。

2.5.2 精密度和加標回收率

取實際試樣衍生液進行色譜分析，平行測定6次，計算方法精密度，再以該試樣為本底，進行加標回收率實驗，計算方法的回收率，結果見表2。

表2 方法回收率Table 2 Tests of method recoveries

從表2可看出，各化合物測量相對標準偏差均小于2.1%（n=6），回收率在95.1%～105.6%之間，說明該方法的精密度良好，準確可靠。

2.6 實際試樣的分析

取實際己二胺生產廢水試樣，按上述實驗步驟及優化條件進行分析，并重復測定三次，實際試樣的測定結果見表3。

從表3可看出，試樣中不同組分的測試結果相近，且各組分濃度的相對標準偏差低于2%，說明了該方法重復性良好，適用于己二胺生產廢水中己二胺、1，2-環己二胺順反異構體的同時分離分析。

表3 實際試樣測定結果Table 3 Test results of actual sample

3 結論

1）建立了己二胺生產廢水中主要有機胺同時分離分析的超高效液相色譜分析方法，選用60%（w）甲醇水溶液為流動相，等度分離條件下，8 min內可完成所有化合物的分離，分離效果良好。

2）1，6-己二胺、順式1，2-環己二胺和反式1，2-環己二胺含量分別在1.14～228.40，2.02～201.5，2.13～193.64 mg/L范圍內與對應的峰面積呈良好的線性相關，R2分別為0.998 9，0.999 1，0.999 5，方法的檢測限在0.33～0.61 mg/L，實際試樣的加標回收率為95.1%～105.6%，相對標準偏差不超過2.1%（n=6）。

3）對實際試樣進行檢測，各組分濃度的相對標準偏差低于2%，表明所建立的方法重復性良好，適用于己二胺生產廢水中己二胺、1，2-環己二胺順反異構體的同時分離分析，并在其他有機伯胺或伯胺順反異構體的分離分析上有較大的應用前景。