超聲萃取-衍生化-氣相色譜-質譜聯用分析紡織品中五種苯酚化合物

1 引言

苯酚、甲苯酚（鄰甲苯酚、間甲苯酚、對甲苯酚）和雙酚A等5種苯酚類化合物廣泛應用于纖維、助劑、染料等[1-3]。研究表明，苯酚、甲苯酚（鄰甲苯酚、間甲苯酚、對甲苯酚）、雙酚A具有致畸、致突變特性，可通過皮膚、呼吸道等進入人和動物體內，對中樞神經系統、呼吸系統、肝臟、腎臟等造成損害[4]，雙酚A還被報道為環境激素，可干擾多種生物的內分泌功能[5]。2018版Oeko-Tex Standard 100標準[6]將紡織產品中苯酚、鄰甲苯酚、間甲苯酚、對甲苯酚和雙酚A列為限用物質。目前，未見對紡織品中苯酚、鄰甲苯酚、間甲苯酚、對甲苯酚和雙酚A的同時檢測方法的報道。本文通過優化，探討建立同時檢測紡織品中苯酚、鄰甲苯酚、間甲苯酚、對甲苯酚和雙酚A等5種苯酚化合物的超聲萃取-衍生化-氣質聯用分析方法。

2 試驗部分

2.1 試劑和材料

雙酚A、鄰甲苯酚、間甲苯酚、對甲苯酚、苯酚：標準物質，純度均≥99%。甲醇、正己烷：均為色譜純。無水碳酸鉀：分析純。無水硫酸鈉：分析純，650℃灼燒4h。乙酸酐：分析純。

2.2 設備和儀器

氣相色譜-質譜聯用儀，安捷倫公司。超聲發生器，昆山超聲儀器有限公司。臺式離心機，上海安亭科學儀器廠。

2.3 試驗方法

2.3.1 樣品前處理

樣品剪成約5 mm×5 mm，混合均勻。稱取1.0 g（精確至0.01 g），置于100mL具塞錐形瓶中。

加入30mL甲醇，室溫超聲萃取20min。過濾提取液收集于梨形瓶中，殘渣再加入20mL甲醇超聲提取10min，合并濾液。40℃低真空旋轉蒸發濃縮至近干。加入5mL 0.1mol/L K2CO3溶液，充分溶解殘余物，轉移至15mL離心管中。

加入1mL乙酸酐，振搖2min，準確加入5.0mL正己烷，振搖2min，以4000 r/min離心3min。移除下層水相。加入10mL 20g/L硫酸鈉溶液，振搖1min，以4000 r/min離心3min，取上層正己烷相，經有機膜過濾，供氣相色譜-質譜聯用儀器分析。

2.3.2 標準工作溶液處理

以0.1mol/L K2CO3溶液為溶劑，配制濃度為0.05mg/L、0.1mg/L、0.2mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L、4.0mg/L的系列標準工作液。分別準確移取1mL標準工作溶液于15mL離心管中，以0.1 mol/L K2CO3溶液稀釋至5 mL，按2.3.1衍生化步驟，供氣相色譜-質譜聯用儀器分析。

2.3.3 分析條件

（1）色譜條件：色譜柱D B-3 5（30m×0.25mm×0.25μm）石英毛細管柱；GC色譜進樣口溫度280℃；不分流進樣；柱流量為1.2 mL/min；溶劑延遲時間5 min；程序升溫條件為：初始溫度50℃，以10℃/min升溫至145℃，再以50℃/min升溫至300℃（保持5min）。

（2）質譜條件：數據采集方式為選擇離子掃描（SIM），特征離子見表1；檢測器電離方式：電子轟擊源（EI）；傳輸線溫度280℃；離子源溫度230℃；離子源電子能量70eV。

表1 苯酚化合物特征離子

3 結果與討論

3.1 色譜柱的選擇

苯酚類化合物經乙酸酐衍生化后生成的苯酚乙酸酯類化合物，因此苯酚、鄰甲苯酚、間甲苯酚、對甲苯酚和雙酚A經衍生化后分別生成苯酚乙酸酯、鄰甲苯酚乙酸酯、間甲苯酚乙酸酯、對甲苯酚乙酸酯和雙酚A二乙酸酯，這些物質一般多采用弱極性或中極性的毛細管色譜柱進行分析。探索采用弱極性的DB-5MS、中極性DB-17MS和DB-35MS等3種色譜柱對目標物進行分離，考察不同極性和類型色譜柱對目標物分離效果的影響，分離色譜圖見圖1～圖3。

圖1 DB-5MS色譜柱的分離效果色譜圖

圖2 DB-17MS色譜柱的分離效果GC-MS色譜圖

圖3 DB-35MS色譜柱的分離效果GC-MS色譜圖

由圖1～圖3可見，使用DB-5 MS和DB-17 MS色譜柱時，間甲酚乙酯和對甲酚乙酯分離效果不夠理想；采用DB-35MS色譜柱時，實現5種目標物基線分離，且峰型良好。因此，選擇DB-35MS為色譜柱。

3.2 進樣口溫度的確定在180℃～300℃范圍內

試驗考察了進樣口溫度對分析的影響，結果見圖4。

圖4 進樣口溫度對峰面積響應值的影響

結果表明，當進樣口溫度在180℃～220 ℃，苯酚和3種甲酚衍生物的峰面積響應值均隨著進樣口溫度的升高而增加，220 ℃之后，其響應值均趨于穩定；雙酚A衍生物沸點較高，進樣口溫度在180℃～280℃范圍內，其響應值隨著進樣口溫度的升高而增加，280℃～300℃之間，響應值基本沒有變化。因此，選擇進樣口溫度定為280℃。

3.3 提取方法的選擇

試驗考察兩種提取方法對試樣的酚類物質進行提取，考察了其對目標物提取率的影響。提取方法分別為：

方法1：往制備好的樣品中加入30mL甲醇，室溫下超聲萃取20min，提取液經過濾，收集濾液于圓形燒瓶中。殘渣再用20mL甲醇超聲萃取10min，合并濾液。濾液經40℃旋轉蒸發濃縮至近干。加入5 mL、0.1mol/L碳酸鉀溶液，充分溶解殘余物后，轉移至15mL離心管；

方法2：往制備好的樣品中加入80 mL、0.1mol/L碳酸鉀溶液，室溫下超聲萃取20min，提取液經過濾，收集濾液于圓形燒瓶中。殘渣再用30 mL、0.1mol/L碳酸鉀溶液超聲萃取5min，合并濾液。

兩種提取方法對目標物的提取率見表2。可見方法1對5種苯酚化合物的提取率均高于90%，優于方法2。因此，選擇提取方法為方法1甲醇超聲提取。

表2 提取方法對目標物提取率的影響

3.4 提取溶劑用量的確定

試驗考察了不同提取溶劑用量對目標物提取率的影響。將試樣分別按表3中的3種程序進行提取，第一次提取20 min，第二次提取10 min，提取液均按2.3.3衍生，檢測結果見表3。

由表3可見，程序3提取效果最差，程序1和程序2的提取效果相近。因此，考慮盡量減少提取溶劑的用量，試驗采用程序2對試樣進行提取。

3.5 線性關系與方法檢出限

對標準工作混合溶液衍生化后進行氣相色譜-質譜聯用分析，得到擬合方程及其相關系數，分別以3倍和10倍信噪比計算得到5種苯酚化合物的檢出限和定量限。結果顯示，苯酚、鄰甲苯酚、間甲苯酚、對甲苯酚在0.05mg/L～1.0mg/L范圍內線性相關系數分別為0.9997、0.9998、0.9993和0.9997，檢出限和定量限分別為0.02mg/kg和0.05mg/kg；雙酚A在0.2mg/L～4.0mg/L范圍內線性相關系數為0.9991，檢出限和定量限分別為0.06mg/kg和0.20mg/kg。表明該方法具有較寬的線性范圍、良好的線性關系以及檢測靈敏度。

3.6 方法的準確度和精密度

向空白織物中添加3個含量水平的混合標準溶液，按優化的試驗方法條件進行加標回收試驗，每個濃度的回收率做7個平行，并計算方法的精密度。結果如表4所示，平均回收率為90.2%～103.4%，且相對標準偏差為2.6%～6.1%，小于10%，滿足日常檢測的要求。

4 結論

本文通過對提取方法和色譜條件的優化，建立了超聲萃取-衍生化-氣相色譜-質譜聯用分析紡織品中苯酚、鄰甲苯酚、間甲苯酚、對甲苯酚和雙酚A等5種苯酚化合物的方法。紡織品樣品經甲醇超聲萃取，萃取經乙酸酐衍生化后，采用氣相色譜-質譜聯用選擇離子掃描（SIM）檢測。在優化的方法條件下，紡織品中苯酚、鄰甲苯酚、間甲苯酚、對甲苯酚在0.05mg/L～1.0mg/L范圍內，雙酚A在0.2mg/L～4.0mg/L范圍內線性關系良好，線性相關系數均大于0.999，檢出限為0.02mg/L～0.06 mg/kg，定量限為0.05mg/L～0.20 mg/kg，回收率為90.2%～103.4%，相對標準偏差為2.6%～6.1%。方法穩定準確可靠，適用于紡織品中該苯酚、鄰甲苯酚、間甲苯酚、對甲苯酚和雙酚A的常規分析。

表3 提取溶劑的用量對目標物提取率的影響

表4 方法回收率和精密度試驗結果（n=7）